Главная цель космологии — точно измерить общее количество материи во Вселенной, что является сложной задачей даже для самых опытных в математике. Группа ученых из Калифорнийского университета в Риверсайде уже сделала это. В отчете Astrophysical Journal команда определила, что материя составляет 31% от общего количества материи и энергии во Вселенной, а остальная часть состоит из темной энергии.
Чтобы представить это количество материи в контексте, если бы вся материя во Вселенной была равномерно распределена по пространству, это соответствовало бы средней плотности массы, равной всего примерно шести атомам водорода на кубический метр. Однако, поскольку человечеству известно, что 80% материи на самом деле является темной материей, на самом деле большая часть этой материи состоит не из атомов водорода, а из типа материи, который космологи еще не могут точно классифицировать.
Один из ведущих авторов исследования, Мохаммед Абдулла, аспирант кафедры физики и астрономии UCR, объяснил, что один хорошо зарекомендовавший себя метод определения общего количества материи во Вселенной — это сравнение наблюдаемого числа и массы скоплений галактик на единицу объема с предсказаниями численного моделирования. Поскольку современные скопления галактик сформировались из вещества, которое коллапсировало за миллиарды лет под действием собственной силы тяжести, количество наблюдаемых скоплений очень чувствительно к космологическим условиям и, в частности, к общему количеству вещества.
Наибольшую сложность подобных исследований представляет тот фак, что солидную часть всего вещества во вселенной представлено таинственной темной материей, для наблюдения которой у человечества нет инструментов.
Чтобы преодолеть эту трудность, группа астрономов под руководством UCR впервые разработала «GalWeight», космологический инструмент для измерения массы скопления галактик с использованием орбит входящих в него галактик. Затем исследователи применили свой инструмент к наблюдениям из Sloan Digital Sky Survey (SDSS), чтобы создать «GalWCat19», общедоступный каталог скоплений галактик. Наконец, они сравнили количество скоплений в своем новом каталоге с результатами моделирования, чтобы определить общее количество вещества во Вселенной.
Таким образом, исследователям удалось сделать одно из самых точных измерений, когда-либо сделанных с помощью метода скоплений галактик. Более того, это первое использование метода орбиты галактики, значение которого согласуется с результатами, полученными группами, которые использовали не кластерные методы, такие как анизотропия космического микроволнового фона, барионные акустические колебания, сверхновые типа Ia или гравитационное линзирование.
Объединив свои измерения с результатами других команд, применявших другие методы, команда под руководством UCR смогла определить наилучшее комбинированное значение, сделав вывод, что материя составляет 31,5 ± 1,3% от общего количества материи и энергии во Вселенной.
