一个庞大的国际科学家团队的巨大努力刚刚为我们提供了迄今为止获得的宇宙中所有物质的最精确的地图。
通过结合两项主要调查的数据,国际合作揭示了宇宙在哪里保留和不保留所有垃圾? 不仅仅是构成行星、恒星、尘埃的普通物质,,星系,但是也是:神秘的看不见的质量产生的引力比正常物质所能解释的还要大。
由此产生的地图显示了宇宙 138 亿年寿命中物质聚集的位置,对于想要了解宇宙如何演化的科学家来说将是一个有价值的参考。
事实上,结果已经表明,事情的分布并不完全像我们想象的那样,这表明当前的情况可能遗漏了一些东西宇宙学标准模型。
根据目前的模型,在宇宙中的所有物质都凝聚成一个奇点:一个具有无限密度和极高热量的单点,突然爆发并喷出夸克,这些夸克迅速结合形成质子、中子和原子核的汤。 几十万年后,氢原子和氦原子出现了。 整个宇宙就是由这些组成的。
这些早期原子如何扩散、冷却、聚集在一起,形成恒星、岩石和尘埃,这是基于我们今天周围的宇宙如何出现的侦探工作。 我们使用的主要线索之一是所有问题现在在哪里? 因为科学家们可以向后推算它是如何到达那里的。
但我们无法看到全部。 事实上,宇宙中的大部分物质? 大约75%? 对于我们当前的检测方法来说是完全看不见的。
我们只是间接检测到它,因为它产生的引力场比仅根据正常物质的数量应有的引力场更强。 这体现在星系旋转速度超过其应有速度等现象中,以及我们称之为宇宙的一个小怪癖引力透镜效应。
当宇宙中的某物具有足够的质量时? 例如,数千个星系团? 它周围的引力场变得强大到足以影响时空本身的曲率。
这意味着穿过该空间区域的任何光线都会沿着弯曲的路径传播,从而导致光线扭曲和放大。 这些透镜也比仅由正常物质产生的透镜应有的强度要强。
为了绘制宇宙中的物质图,研究人员比较了两次不同调查收集的引力透镜数据? 这暗能量调查,收集近紫外、可见光和近红外波长的数据; 和南极望远镜,它收集有关的数据,大爆炸留下的微弱辐射痕迹。
通过交叉比较两种不同仪器采集的这两个数据集,研究人员可以更加确定他们的结果。
“它的功能类似于交叉检查,因此它成为一种比仅使用其中一种更可靠的测量方法,”天体物理学家张志伟说芝加哥大学的教授,他是描述这项工作的三篇论文之一的主要作者。
另外两篇论文的主要作者是物理学家大森佑纪卡夫里宇宙物理研究所和芝加哥大学的科学家,望远镜科学家蒂姆·阿博特NOIRLab 托洛洛山美洲天文台的负责人。
然后可以根据星系位置、星系透镜和宇宙微波背景透镜来推断所得的地图,以推断宇宙中的物质分布。
然后可以将这张图与宇宙演化的模型和模拟进行比较,看看观察到的物质分布是否与理论相符。
研究人员确实进行了一些比较,发现他们的地图大多与当前模型匹配。 但也不完全是。 观察和预测之间存在一些非常细微的差异; 研究人员发现,物质分布比模型预测的更不成块,分布更均匀。
这表明我们的宇宙学模型可以进行调整。
这真的不是一个惊喜吗? 宇宙学观察和理论之间存在一些不匹配,这似乎表明,某处; 团队的发现与之前的工作一致? 但我们的数据越准确和完整,我们就越有可能解决这些差异。
还有更多工作要做; 目前研究结果还不确定。 添加更多调查将有助于完善地图,并验证(或推翻)团队的发现。
当然,这张地图本身将帮助其他科学家对宇宙神秘、黑暗的历史进行调查。