Naukowcy stworzyli najdokładniejszą mapę rozmieszczenia materii we Wszechświecie

Mapa pokazująca, gdzie w ciągu 13,8 miliarda lat istnienia Wszechświata zgromadziła się cała materia, jest cennym punktem odniesienia dla naukowców chcących zrozumieć ewolucję Wszechświata. Bliższe przyglądnięcie się opracowanej mapie pokazuje, że materia nie jest rozłożona tak, jak do tej pory sądziliśmy, co sugeruje, że może czegoś brakować w obecnym standardowym modelu kosmologicznym.

Opis i rezultaty badań ukazały się w serii publikacji na łamach pisma "Physical Review D" (DOI: 10.1103/PhysRevD.107.023531, DOI: 10.1103/PhysRevD.107.023530 oraz DOI: 10.1103/PhysRevD.107.023529).

Szacuje się, że Wielki Wybuch miał miejsce jakieś 13,8 miliarda lat temu. Od tego momentu materia rozprzestrzeniała się, powoli tworząc Wszechświat, który znamy obecnie. Jeżeli zatem zbadalibyśmy drogi, jakie ta materia przebyła, moglibyśmy odtworzyć przebieg procesów, które do tego doprowadziły. Jednakże aby w ogóle stało się to możliwe, konieczne byłoby zebranie olbrzymiej ilości danych.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Naukowcom posłużyły do tego dwa obserwatoria - Międzyamerykańskie Obserwatorium Cerro Tololo w Chile, gdzie przez sześć lat prowadzono projekt The Dark Energy Survey, w ramach którego zebrano dane w zakresie długości fal bliskiego ultrafioletu, światła widzialnego i bliskiej podczerwieni oraz South Pole Telescope, dzięki któremu zebrano dane dotyczące śladów promieniowania, które przemierza Wszechświat od jego zarania, czyli tzw. kosmicznego promieniowania tła.

Wykorzystanie danych zgromadzonych przy wykorzystaniu dwóch obserwatoriów, które zbierały dane różnymi metodami, ma istotne znaczenie, ponieważ zmniejsza się w ten sposób ryzyko błędu. Oba obserwatoria skupiały się na poszukiwaniu zjawisk tzw. soczewkowania grawitacyjnego. Na czym ono polega? Otóż jak wiemy światło stale przemierza Wszechświat. Natomiast w momencie, kiedy mija ono masywne obiekty o silnym polu grawitacyjnym może ulec zakrzywieniu. Zarówno zwykła materia, jak i ciemna materia, zakrzywia czasoprzestrzeń, tworząc efekty soczewkowania. Zatem mierząc soczewkowanie, można dowiedzieć się, gdzie zlokalizowana jest materia.

Uzyskane w powyższy sposób dane są o wiele bardziej precyzyjne, niż wszystkie, które udało się wcześniej zgromadzić. Znacząco zawężają one "krąg podejrzanych" w kwestii miejsc, w których mogła znaleźć się pochodząca z Wielkiego Wybuchu materia. Ponadto dane te w zdecydowanej większości potwierdzają dotychczasowe opinie naukowców o konstrukcji Wszechświata. Ale nie w 100 proc.

Chodzi tutaj szczególnie o jedną kwestię, która częściowo była już nawet podnoszona we wcześniejszych analizach. Przede wszystkim wydaje się, że we Wszechświecie fluktuacje zachodzą w mniejszym stopniu, niż do tej pory zakładano na podstawie standardowego modelu kosmologicznego. Tłumacząc to nieco bardziej obrazowo: jeżeli zebralibyśmy wszelkie akceptowane prawa fizyki i stworzylibyśmy na tej podstawie model uwzględniający wszelkie znane dane dotyczące początków Wszechświata, a następnie dokonalibyśmy ekstrapolacji aż do czasów współczesnych, uzyskalibyśmy pewien rezultat końcowy. I ten właśnie rezultat różni się od tego uzyskanego w wyniku analizy ostatnio zebranych danych.

Różnica polega głównie na tym, że o ile zgodnie z modelem materia powinna była rozłożyć się we Wszechświecie w sposób raczej równomierny, o tyle wszystko wskazuje na to, że jest jednak w większym stopniu skupiona w określonych miejscach. I tutaj zaczyna się robić ciekawie, ponieważ jeżeli kolejne analizy ponownie potwierdzą te wnioski, będzie to oznaczać, że w kontekście naszego aktualnego modelu umknęło nam coś istotnego.

Źródło: University of Chicago, fot. Andreas Papadopoulos