Темна матерія у "водневому лісі": вчені натрапили на ознаки нової фізики
Сигнатури водню в спектрограмах вказують на місця у Всесвіті, де може ховатися невідома фізика.
За допомогою суперкомп'ютера фізики підтвердили невідповідність між спостереженнями Всесвіту і теоретичними передбаченнями про його структуру. Вчені створили симуляції, в яких використовувалися дані видимого світла з оглядів космосу для уточнення космологічних параметрів, щоб визначити обмеження на вимірювання Всесвіту та його еволюції. Результати дослідження опубліковані в журналі Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, інформує Фокус.
За допомогою симуляцій фізики вивчили спектрограми, які являють собою зображення ліній випромінювання водню у Всесвіті. Спектрограми відобразили ліс Лайман-альфа, щільне скупчення ліній поглинання в спектрах світла квазарів, які є одними з найяскравіших джерел світла у Всесвіті.
У спектрограмах піки частот вказували на атоми і молекули, з якими світло зіткнулося на своєму шляху. Оскільки різні атоми по-різному поглинають світло і залишають сигнатуру на спектрограмі, то можна відстежити їхню присутність. Особливо це стосується найпоширенішого елемента у Всесвіті, тобто водню.
Темною матерією називають невидиму речовину, яка становить 27% усієї маси Всесвіту. Разом із таємничою темною енергією темна матерія становить 95% маси Всесвіту. Хоча темну матерію не можна побачити напряму, її присутність можна виявити завдяки її гравітаційному впливу. Наразі фізики вважають, що темна матерія може складатися з вімпів або слабко взаємодіючих масивних частинок, аксіонів або темних фотонів. Але поки що точно невідомо, з чого саме складається темна матерія.
Нанесення на карту розподілу темної матерії у Всесвіті може показати, наскільки добре теоретичні моделі Всесвіту узгоджуються з даними спостережень. Автори дослідження виявили місце розташування темної матерії в космосі, і як покажчик на цю речовину якраз виступив газоподібний водень.
Фізики використовували симуляції для визначення концентрацій темної матерії у Всесвіті, а також для дослідження розбіжностей між спостереженнями за Всесвітом і теоретичними передбаченнями його структури.
Автори дослідження вважають, що є дві причини, чому вони не збігаються. Одна з них полягає в тому, що надмасивні чорні діри в центрах галактик якимось чином псують розрахунки про структуру Всесвіту. Тобто з ними відбувається щось дивне. Інша причина полягає в тому, що існує невідома фізика.
За словами вчених, якщо це підтвердиться в пізніших наборах даних, то ймовірно існує або невідома частинка, або якийсь новий тип фізики. Можливо, чорні діри зовсім ні до чого.
Інакше кажучи, для з'ясування однієї з найбільших невирішених загадок Всесвіту знадобиться більше даних.
Сигнатури водню в спектрограмах вказують на місця у Всесвіті, де може ховатися невідома фізика.