Колко тежи Вселената?

Теглото на Вселената (всъщност масата на Вселената) е трудно да се измери. За тази цел трябва да се преброят не само звездите и галактиките, но и тъмната материя, дифузните облаци прах и дори струпвания от неутрален водород в междугалактическото пространство. Астрономите се опитват да претеглят Вселената повече от век и все още търсят начини да бъдат по-точни.

Астрономите се опитват да отговорят на този прост въпрос с помощта на данните от два проекта: „Kilo-Degree Survey“ (KiDS) и „VISTA Kilo-Degree Infrared Galaxy Survey/“ (VIKING).

Всъщност зададен така въпросът е некоректен, той трябва да се отнесе за масата или трябва да звучи така: "колко маса има Вселената?".

Повече от сто години астрономите се опитват да измерят масата на Вселената и това е доста трудно, особено ако знаете, че по-голямата й част е невидима, тя се състои от тъмна материя. Но все пак може да се разбере къде се намира и в какви количества, защото има гравитационно влияние и може да бъде измерено с помощта на гравитационни лещи. И може също да се измери по космическото микровълново фоново лъчение (на английски: CMB), остатъчната радиация от горещия Голям взрив, създал Вселената преди 13,8 милиарда години. Но както се оказва, може все още да се усети:

^{Кредит: H. Hildebrandt et al.}

Измерванията се въртят около параметър, наречен сигма-осем, σ-8, който показва не само плътността на материята във Вселената, но и степента, в която материята се струпва заедно 1. След наблюдения с двата метода на изследване върху 15 милиона галактики, разпределени на площ от 350 квадратни градуса в небето, изследователите стигат до σ-8 = 0,74 (зелената линия по-горе). Но какво казват данните от CMB, събрани с европейския спътник "Планк"? Според тях σ-8 е 0,81 (малката червена зона)! Има 1% вероятност разликата между тези две стойности да е статистически шум.

^{Кредит: Alex Mittelmann, Coldcreation}

И това много прилича на друго разминаване в изчисленията, с което астрономите се борят повече от пет години - при константата на Хъбъл, която показва колко бързо се разширява Вселената. И точно както при тази продължаваща дискусия, всъщност става въпрос за това дали има нещо нередно в един от двата използвани метода или може да има "Нова физика", физика, която надхвърля Стандартния модел на елементарните частици и природните сили между тях. Изследователите смятат, че последното може би е така. Сегашният космологичен модел, това е моделът Ламбда-CDM, също може да е неправилен. Този модел предполага постоянно количество тъмна енергия, но според Хилдебранд и други може да се окаже, че количеството варира бавно. Интересното е, че двете напрежения, напрежението на Хъбъл и напрежението σ-8, са свързани: въпросът колко бързо се разширява Вселената зависи много от въпроса колко маса има тази Вселена (и следователно колко гравитация тя упражнява).

Какво ще бъде решението е наистина вълнуващо!

Справка: KiDS+VIKING-450: Cosmic shear tomography with optical+infrared data, H. Hildebrandt et al., arXiv.org , DOI: 10.1051/0004-6361/201834878, публикувана в Astronomy & Astrophysics 633 (2020): A69

Източник:

The Weight of the Universe, Brian Koberlein

Още по темата

22/08/2019

Космос

Новата стойност на константата на Хъбъл е изненадващо близка до стойността от сондата "Планк" за ранната Вселена

26/04/2019

Космос

Константата на Хъбъл за ранната и сегашната Вселена наистина е различна. Въпросът е защо (видео)

07/06/2017

Космос

Живеем в пустота, но това ще ни помогне да изчислим константата на Хъбъл

24/11/2015

Космос

Земята има "коса" от тъмна материя