На порозі нової фізики: дані про Всесвіт виходять за межі теорії відносності Ейнштейна

Новий аналіз даних, отриманих космічним телескопом eROSITA, допоміг вирішити давню проблему грудкуватості або неоднорідності матерії у Всесвіті. Також нові дані вказують на те, що вчені перебувають на порозі нового відкриття, яке може прокласти шлях для створення теорій, що виходять за межі теорії відносності Ейнштейна, пише Space.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Німецькі вчені провели аналіз даних, отриманих космічним телескопом eROSITA. У результаті вони отримали більш точні вимірювання як загальної кількості матерії у Всесвіті, так і рівня гладкості або однорідності матерії.

Нові дані можуть допомогти усунути невідповідність між передбаченнями стандартної космологічної моделі та вимірами, проведеними за допомогою реліктового випромінювання. Вони показують різні значення грудкуватості матерії у Всесвіті.

Проблема S8 і нова фізика

Ця невідповідність відома, як проблема S8, число S8 являє собою параметр, що показує рівень того, наскільки сильно матерія скупчується або злипається у величезних масштабах космосу. Фокус уже писав про параметр S8 і про дослідження, яке стосується проблеми S8. Автори дослідження вважають, що стандартна космологічна модель має недоліки і може бути не зовсім вірною.

Деякі вчені вважали, що для вирішення проблеми S8, можливо, потрібно придумати нову фізику. Але нові дані показують, що таких радикальних заходів вживати не варто. За словами дослідників місії eROSITA, параметри, отримані під час спостереження за скупченнями галактик, відповідають даним, отриманим під час спостереження за реліктовим випромінюванням. Тобто одна і та сама космологічна модель зберігається весь час від Великого вибуху і до сьогодні.

Стандартна космологічна модель

Згідно зі стандартною космологічною моделлю під назвою Лямбда-CDM, одразу після появи Всесвіт був гарячою сумішшю, що складалася з частинок світла, а також вільних електронів і протонів. Останні розсіювали частинки світла або фотони і таким чином на початковому етапі свого існування Всесвіт був непрозорим, тобто в ньому не могло поширюватися світло.

Але приблизно через 400 тисяч після Великого вибуху Всесвіт розширився і охолов, що дозволило електронам і протонам створити перші атоми водню. Після цього Всесвіт став прозорим і світло змогло вільно подорожувати космосом. Це перше світло і називається реліктове випромінювання, яке існує дотепер і за його допомогою вчені досліджують еволюцію Всесвіту.

Коли атоми водню згрупувалися в газові хмари, з'явилися перші зірки, потім з'явилися перші галактики, а потім скупчення галактик. Це призвело до утворення найбільших структур у Всесвіті.

Що виявив телескоп eROSITA?

Якраз спостереження за цими структурами за допомогою телескопа eROSITA дало змогу вченим визначити, що звичайна матерія і темна матерія становлять 29% загальної щільності енергії Всесвіту. І цей параметр узгоджується з вимірами на основі спостережень за реліктовим випромінюванням.

Також телескоп eROSITA зміг виміряти рівень грудкуватості матерії за допомогою параметра S8. Хоча минулі спостереження за реліктовим випромінюванням показали більш високе значення числа S8, ніж передбачає стандартна космологічна модель, нові спостереження більше відповідають прогнозам. Тобто, як вважають учені, жодної проблеми S8 немає, і ніщо не виходить за межі наявної головної моделі еволюції Всесвіту.

Також дані eROSITA допомогли вченим дізнатися більше про такі невловимі частинки, як нейтрино, які мають дуже маленьку масу і заряд. Астрономи дійшли висновку, що нейтрино можуть згладжувати розподіл матерії у Всесвіті, тобто робити її менш грудкуватою. При цьому вчені отримали найбільш точні обмеження щодо маси нейтрино.

На порозі нового відкриття

Але це ще не всі досягнення eROSITA. Вчені вважають, що нові дані допоможуть виявити швидкість зростання найбільших структур у Всесвіті, яку передбачав Ейнштейн у своїй теорії відносності.

Попередній аналіз показує, що в пізнішій історії Всесвіту швидкість зростання цих структур була трохи повільнішою, ніж передбачав Ейнштейн. Вчені вважають, що вони, можливо, перебувають на порозі нового відкриття, і якщо отримані дані будуть підтверджені, то це прокладе шлях для нових теорій, які виходять за межі теорії відносності Ейнштейна.

Фокус також писав про те, що вчені виявили нову невідповідність, яка стосується грудкуватості Всесвіту.