Vedci tvrdia, že určili celkové množstvo hmoty vo vesmíre

Klaster galaxií Cl 0024+17 (ZwCl 0024+1652). (NASA, ESA, M.J. Jee a H. Ford/Johns Hopkins University)

The veci ktorý tvorí náš vesmír, je, mierne povedané, zložité merať. Vieme, že väčšina hustoty hmoty a energie vesmíru pozostáva z temná energia , tajomná neznáma sila, ktorá poháňa expanziu vesmíru. A vieme, že zvyšok je hmota, normálna aj temná.

Presné určenie proporcií týchto troch je výzvou, ale vedci teraz tvrdia, že vykonali jedno z najpresnejších meraní na určenie podielu hmoty.

Podľa ich výpočtov normálna hmota a temná hmota spolu tvoria 31,5 percenta hustoty hmoty a energie vo vesmíre. Zvyšných 68,5 percenta je temná energia.



'Aby sme to množstvo hmoty dali do kontextu, ak by bola všetka hmota vo vesmíre rozložená rovnomerne po priestore, zodpovedalo by to priemernej hustote hmoty rovnajúcej sa len asi šiestim atómom vodíka na meter kubický.' povedal astronóm Mohamed Abdullah z University of California, Riverside a Národného výskumného ústavu astronómie a geofyziky v Egypte.

'Keďže však vieme, že 80 percent hmoty je v skutočnosti temná hmota, v skutočnosti väčšina tejto hmoty nepozostáva z atómov vodíka, ale skôr z druhu hmoty, ktorému kozmológovia ešte nerozumejú.'

Pochopenie temnej energie je v skutočnosti rozhodujúce pre naše pochopenie vesmíru. Nevieme, čo to presne je - „tma“ v názve odkazuje na túto záhadu - ale zdá sa, že je to sila, ktorá poháňa expanziu vesmíru, ktorej rýchlosťUkázalo sa, že je neuveriteľne ťažké zúžiť sa za určitý bod.

Keď lepšie pochopíme mieru expanzie, zlepší to naše chápanie vývoja vesmíru ako celku. Obmedzenie vlastností tmavej energie je teda pre kozmológiu všeobecne dosť dôležitým záväzkom a existuje niekoľko spôsobov, ako to urobiť.

Abdullah a jeho tím použili metódu založenú na spôsobe, akým sa veci pohybujú v kopách galaxií - skupinách až tisícov galaxií, ktoré sú navzájom gravitačne spojené.

Vo všeobecnosti sú kopy galaxií dobrým nástrojom na meranie hmoty vo vesmíre. Je to preto, že sú tvorené hmotou, ktorá sa v priebehu života vesmíru, približne 13,8 miliardy rokov, spojila pod vplyvom gravitácie.

Počet zhlukov, ktoré môžeme pozorovať v objeme priestoru, je vysoko citlivý na množstvo hmoty, takže ich počítanie môže poskytnúť primerané meranie. Ale opäť to nie je jednoduchá úloha.

'Vyššie percento hmoty by malo za následok viac zhlukov,' povedal Abdullah .

„Výzvou „Zlatovláska“ pre náš tím bolo zmerať počet zhlukov a potom určiť, ktorá odpoveď bola „správna“. Ale je ťažké presne zmerať hmotnosť akéhokoľvek zhluku galaxií, pretože väčšina hmoty je tmavá, takže ju nemôžeme vidieť pomocou teleskopov.“

Tím našiel spôsob, ako tento problém vyriešiť pomocou techniky nazývanej GalWeight. Používa obežné dráhy galaxií v zhluku a okolo neho na určenie toho, ktoré galaxie skutočne patria do daného zhluku a ktoré nie, s presnosťou viac ako 98 percent. Povedali, že to poskytuje presnejšie sčítanie tohto zhluku, čo zase vedie k presnejšiemu výpočtu hmotnosti.

'Obrovská výhoda použitia našej techniky obežnej dráhy galaxií GalWeight spočívala v tom, že náš tím bol schopný určiť hmotnosť pre každý zhluk jednotlivo, namiesto toho, aby sa spoliehal na nepriame štatistické metódy.' vysvetlil astronóm Anatolij Klypin Štátnej univerzity v Novom Mexiku.

Tím aplikoval svoju techniku ​​na pozorovania, ktoré zhromaždili Sloan Digital Sky Survey a vytvoril katalóg kopy galaxií. Tieto zhluky sa potom porovnali s numerickými simuláciami galaxií, aby sa vypočítalo celkové množstvo hmoty vo vesmíre.

Výsledok tímu – 31,5 percenta hmoty a 68,5 percenta temnej energie – je in úzka zhoda s inými meraniami hustoty hmoty a energie vesmíru.

„Podarilo sa nám urobiť jedno z najpresnejších meraní, aké sa kedy uskutočnilo pomocou techniky zhlukov galaxií,“ povedala astronómka Gillian Wilsonová z UC Riverside.

„Navyše, toto je prvé použitie techniky obežnej dráhy galaxií, ktoré získalo hodnotu v zhode s tými, ktoré získali tímy, ktoré použili neklastrové techniky, ako napr. kozmické mikrovlnné pozadie anizotropie, baryónové akustické oscilácie, supernovy typu Ia alebo gravitačné šošovky.“

Tento výsledok, hovorí tím, ukazuje, že GalWeight by sa mohol ukázať ako veľmi užitočný nástroj na pokračovanie v skúmaní a obmedzovaní kozmologických vlastností vesmíru.

Výskum bol publikovaný v r The Astrophysical Journal .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.