Как можно увидеть невидимое? То что звучит как логический парадокс для обывателей для современных астрономов представляет собой реальную задачу: как измерить темную материю, которая по определению не излучает свет? Ответ прост и элегантен: посмотреть на то, как это влияет на вещи, которые вы видите. В случае с темной материей астрономы наблюдают, как свет от далеких галактик огибает ее.
Международная команда астрофизиков и космологов провела последний год, разгадывая секреты этого неуловимого материала, используя сложное компьютерное моделирование и наблюдения с одной из самых мощных астрономических камер в мире Hyper Suprime-Cam (HSC). Группу возглавляют астрономы из Принстонского университета и астрономические сообщества Японии и Тайваня, используя данные первых трех лет обзора неба HSC, широкоугольного обзора, проведенного с помощью 8,2-метрового телескопа Subaru на вершине горы Маунакеа на Гавайях.
В ходе своей работы ученые обнаружили одну странность. Команда измерила значение "комковатости" темной материи Вселенной (значение известное как "S8"), которое принято за 0,776. Вот только для ранней Вселенной это значение составляет 0,83. Разрыв между этими двумя значениями невелик, но по мере того, как все больше и больше исследований подтверждают каждое из двух значений, он не кажется случайным. Либо несовершенны способы измерения, либо в самом нашем понимании Вселенной закралась ошибка.
Почему такая маленькая разница в числах так важна, и кому вообще нужно определять области и распределение сгустков темной материи? Все дело в современной стандартной модели космологии, которая только на первый взгляд кажется чем-то сложным и непостижимым.
Согласно стандартной модели, Вселенная расширялась с момента Большого Взрыва 13,8 миллиардов лет назад: она начиналась почти идеально гладкой, но гравитационное воздействие на тонкие флуктуации Вселенной создало структуру — галактики, окутанные сгустками темной материи — формировать. В современной Вселенной относительный вклад обычной материи, темной материи и темной энергии составляет около 5%, 25% и 70% плюс крошечный вклад фотонов.
Стандартная модель определяется всего несколькими числами: скоростью расширения Вселенной, степенью того, насколько комковатая темная материя (S8); соотношением составляющих вселенной (числа 5%, 25%, 70% выше), общей плотностью Вселенной и техническая величина, описывающая, как комковатость Вселенной в больших масштабах соотносится с выборкой в малых масштабах.
Таким образом, целая серия исследований ставит под сомнение все эти расчеты, говоря об изменении одной из немногих переменных, с течением времени. Ученым еще предстоит определить дальнейшую судьбу полученных данных, но эта работа показывает, что в стандартной космологической модели необходимы некоторые изменения, и что есть некоторая фундаментальная часть космологии, которую еще предстоит открыть.
