Struktura kosmosu jest chaotyczna i mniej zbita. Einstein miał rację

Kosmiczne pomiary i ich wyniki

Badaniem ewolucji struktury kosmosu zajmował się zespół z Uniwersytetu Pensylwanii pod wodzą Matthew Madhavacherila. Do swoich analiz wykorzystali dane z Teleskopu Kosmologicznego Atacama oraz spektroskopu umieszczonego na teleskopie Mayall 4-m w Obserwatorium Kitt Peak w Arizonie.

„Nasza praca połączyła dwa rodzaje zestawów danych z uzupełniających się, ale bardzo różnych badań. W przeważającej części historia powstawania struktur jest niezwykle spójna z przewidywaniami grawitacji Einsteina. Zauważyliśmy jednak pewną wskazówkę dotyczącą niewielkiej rozbieżności w ilości oczekiwanej grudkowatości w ostatnich epokach, około czterech miliardów lat temu. Może to być interesujący temat do dalszych badań” – stwierdził Madhavacheril.

Teleskop na pustyni Atacama w Chile obejmuje około 23 proc. nieba i służy do badań kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła, czyli pozostałości po Wielkim Wybuchu.

„Formalnie światło to nazywane jest mikrofalowym promieniowaniem tła (CMB). Czasami mówimy na nie po prostu »dziecięcy obraz Wszechświata«, ponieważ jest to migawka z okresu, gdy miał on około 380 000 lat” – wyjaśniają naukowcy w swojej pracy, którą opublikowali w czasopiśmie Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Polecamy: Ciemna energia może nie istnieć. Nowa teoria ekspansji Wszechświata

Promieniowanie tła pomaga badać strukturę kosmosu

Dzięki analizie CMB naukowcy mogą lepiej zrozumieć, jak powstał i ewoluował nasz Wszechświat. Po przebyciu miliardów lat promieniowanie to jest słabe, ale nadal zawiera wskazówki dotyczące tego, co działo się chwilę po Wielkim Wybuchu. Badacze analizują je, aby poznać rozkład materii i energii we wczesnym Wszechświecie.

Astronomowie określają również rozmieszczenie materii dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu. Jest to zjawisko, w którym masywne obiekty, takie jak galaktyki czy czarne dziury, zakrzywiają tor światła. Dzieje się tak, gdy promieniowanie pochodzi z bardziej odległych obiektów. Działa to jak gigantyczna kosmiczna lupa. Światło wygina się pod wpływem grawitacji i może się wzmacniać, rozciągać lub nawet rozdzielać na kilka obrazów.

Dzięki temu astronomowie mogą obserwować bardzo dalekie galaktyki, których normalnie byśmy nie mogli dostrzec, bo ich światło byłoby zbyt słabe. To zjawisko jest również dowodem na istnienie ciemnej materii, ponieważ często soczewkowanie powodują obiekty, których nie widzimy bezpośrednio.

„Nasza analiza pokazuje nam, jak galaktyki są rozmieszczone w różnych odległościach. To sposób, aby zobaczyć, jak struktury ewoluowały do miejsca, w którym galaktyki znajdują się dzisiaj” – wyjaśnił Joshua Kim, doktorant w grupie Madhavacherila.

Tomografia komputerowa pokazała rozbieżności w strukturze kosmosu

Łącząc mapy soczewkowania z dwóch wspomnianych wcześniej instrumentów, naukowcy zestawili ze sobą dane dotyczące zarówno zamierzchłej, jak i współczesnej historii kosmosu. Dzięki temu mogli porównać pomiary wczesnego i późnego Wszechświata.

„Ten proces przypomina kosmiczną tomografię komputerową – możemy przeglądać różne wycinki kosmicznej historii i śledzić, jak materia gromadziła się w różnych epokach. Daje nam to bezpośredni wgląd w to, jak wpływ grawitacyjny materii zmieniał się na przestrzeni miliardów lat” – powiedział Madhavacheril.

Analiza wykazała istnienie pewnych rozbieżności w strukturze kosmosu. Wszechświat może być nieco mniej „grudkowaty”, niż wynikało z wcześniejszych modeli. Metryka Sigma 8 (σ8), która określa, jak bardzo materia zbija się w skupiska w dużych skalach, pokazała niższą wartość, niż oczekiwano. Ta niewielka różnica sugeruje, że nasza wiedza o ewolucji kosmicznych struktur może wymagać korekty. Możliwe, że ciemna energia lub ciemna materia działają nieco inaczej, niż dotychczas sądziliśmy.

„Niższe wartości σ8 wskazują na mniejsze zbrylenie materii, niż oczekiwano. Oznacza to, że struktury kosmiczne mogły rozwijać się inaczej, niż sugerują obecne modele” – wyjaśnił Kim.

Okazuje się więc, że omawiane badania wskazują na pewne rozbieżności w teoriach Einsteina dotyczących rozkładu materii w kosmosie. Wszechświat okazuje się bardziej chaotyczny, niż przewidywał legendarny fizyk. Co to oznacza? Być może czeka nas przełom w rozumieniu podstawowych zasad rządzących ewolucją kosmicznych struktur.

Polecamy: Życie na Ceres. Sekrety oceanów karłowatej planety