От най-малките флуктуации след Големия взрив, гравитацията е организирала формирането на галактики, звезди и планети, създавайки огромната космическа мрежа, която виждаме днес.
Гравитацията не е само това, което ни държи на земята – тя оформя Вселената от най-ранните й дни. Скорошни проучвания предоставиха най-прецизните тестове на гравитацията в най-големите мащаби, които можете да си представите.
Изследвайки как са се развили космическите структури през последните 11 милиарда години, учените потвърдиха, че гравитацията се държи точно както предвижда Общата теория на относителността на Айнщайн, дори на милиарди светлинни години.
DESI проследява гравитацията в продължение на 11 милиарда години
В сътрудничество с международния екип, работещ със спектроскопичния инструмент за тъмна енергия (DESI - Dark Energy Spectroscopic Instrument), Полин Зарук (Pauline Zarrouk), космолог от Френския национален център за научни изследвания, и нейните колеги са проследили как космическите структури са нараснали през последните 11 милиарда години.
Използвайки данни от DESI, изследователите предоставят най-точния досега тест за гравитацията в най-големите мащаби.
"Общата теория на относителността е много добре тествана в мащаба на слънчевите системи, но ние също трябваше да проверим дали нашето предположение работи в много по-големи мащаби", обяснява Зарук.
"Изучаването на скоростта, с която са се образували галактиките, ни позволява директно да тестваме нашите теории и засега сме в съответствие с това, което общата теория на относителността прогнозира в космологични мащаби."
Тази симулация показва как повече или по-малко гравитацията влияе върху позициите на галактиките, които наблюдаваме, променяйки начина, по който те са групирани в галактическата карта. Тъй като различните модели на гравитацията предвиждат различно групиране на галактики, изследователите на DESI могат да сравняват наблюденията със симулации, за да тестват гравитацията в космически мащаби. Кредит: Claire Lamman and Michael Rashkovetskyi / DESI collaboration.
Айнщайн е все още прав
Техните открития потвърждават, че гравитацията се държи така, както предвижда Общата теория на относителността на Айнщайн, дори през огромните разстояния на Вселената.
Това потвърждение подкрепя водещия модел на космоса и стеснява алтернативните теории за гравитацията (като MOND), предложени, за да обяснят озадачаващи наблюдения, като ускоряващото се разширяване на Вселената, приписвано на тъмната енергия.
Проучването също така хвърля светлина върху неутриното - неуловимите частици, които минават през космоса почти незабелязани.
Предишни експерименти установиха, че комбинираната маса на трите вида неутрино трябва да бъде най-малко 0,059 електронволта (eV/c²). За сравнение един електрон има маса от около 511 000 eV/c².
Резултатите на DESI предполагат, че общата маса на неутриното трябва да бъде по-малка от 0,071 eV/c², което затяга ограниченията върху тези загадъчни частици.
DESI, гравитация и космическа структура
"DESI разглежда за първи път растежа на космическата структура. Ние показваме огромна нова способност за изследване на модифицирана гравитация и подобряване на ограниченията върху моделите на тъмна енергия. И това е само върхът на айсберга", коментира Драган Хутерер (Dragan Huterer), професор в Мичиганския университет и един от ръководителите на групата на DESI, интерпретираща космологичните данни.
DESI не е обикновен телескоп. Монтиран на 4-метровия телескоп в обсерваторията Kitt Peak, той е способен да улавя светлина от 5000 галактики наведнъж и има за цел да събере данни от приблизително 40 милиона галактики и квазари до ктрая на експлоатацията си.
Тестването на гравитацията в космически мащаби е от решаващо значение. Въпреки че теорията на Айнщайн е преминала всички тестове в нашата слънчева система, винаги има възможност тя да се държи по различен начин в необятното пространство.
Потвърждавайки, че гравитацията действа според очакванията в продължение на милиарди светлинни години, учените могат да бъдат по-уверени в своите модели за това как се е развила Вселената.
Интерпретиране на данните от DESI
Д-р Мустафа Ишак-Бушаки (Mustapha Ishak-Boushaki), професор по физика в Тексаският университет в Далас, ръководи работната група на DESI, която интерпретира космологичните данни.
"За този кръг от резултатите на DESI съсредоточих усилията си върху провеждането на голяма част от анализа на гравитацията, което поставя ограничения върху това как се движи материята във Вселената и как се развиват мащабни структури като клъстери от галактики ”, обяснява Исхак-Бушаки.
"Резултатите от DESI, комбинирани с набори от данни от други експерименти, са в съответствие с Общата теория на относителността, работеща в космически мащаби, въпреки че не изключват напълно други теории за модифицирана гравитация."
Новите резултати предоставят разширен анализ на данните за първата година на DESI, които през април допринесоха за най-голямата 3D карта на Вселената до момента и разкриха намеци, че тъмната енергия може да се развива с течение на времето.
"Последният анализ също е в съответствие с предишните ни открития, които дават предпочитание на теорията, че тъмната енергия не е постоянна, а динамична, което е много важен резултат за космическото ускорение", разказва Исхак-Бушаки.
"Тъмната материя съставлява около една четвърт от Вселената, а тъмната енергия съставлява още 70% и ние всъщност не знаем какво е нито едно от двете", отбелязва Марк Маус (Mark Maus), докторант в лабораторията Бъркли и Калифорнийския университет в Бъркли, който работи върху теоретични и валидиращи симулационни модели за новия анализ.
"Идеята, че можем да направим снимки на Вселената и да се справим с тези големи, фундаментални въпроси, е умопомрачителна."
Проучването използва близо 6 милиона галактики и квазари, което позволява на изследователите да надникнат до 11 милиарда години в миналото.
Какво следва за DESI и гравитацията?
За да обобщим всичко, само с една година данни, DESI направи най-прецизното цялостно измерване на растежа на космическите структури, надминавайки предишните проучвания, за които бяха нужни десетилетия.
Tози завладяващ спектакъл от гравитационно преплетени галактики се намира в съзвездието Дева и се нарича RSCG 55. Това изображение е направено от камерата за тъмна енергия (DECam), която е монтирана върху основния фокус на 4-метровия телескоп Víctor M. Blanco в обсерватория Cerro Tololo (CTIO). Това е група от взаимодействащи галактики, което означава, че са разположени достатъчно близо, за да си влияят гравитационно. С течение на времето гравитационните взаимодействия могат значително да повлияят на развитието на галактиките, което води до изкривени форми, увеличени скорости на образуване на звезди и галактически сливания. Гравитационните взаимодействия между галактиките са оказали голямо влияние върху разнообразието от галактики, които виждаме във Вселената днес. Най-очевидните примери са добре дефинираните приливни мостове, които изглеждат като бледи следи от материал между галактиките. Тези мостове са направени от звезди, газ и прах, които са били изтеглени от една галактика в друга по време на близка среща в миналото. Районът около RSCG 55 се изследва в инструмента Legacy Imaging Surveys на DESI. Това проучване е било проведено, за да се идентифицират цели за операциите на спектроскопския инструмент за тъмна енергия (DESI). Кредит: DESI Legacy Imaging Surveys/LBNL/DOE & KPNO/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA Обработка на изображения: TA Rector (University of Alaska Anchorage/NSF NOIRLab), D. de Martin (NSF NOIRLab) & M. Zamani (NSF NOIRLab)
Проектът DESI е забележителен не само с технологичните си възможности, но и с духа си на сътрудничество.
С над 900 изследователи от повече от 70 институции по целия свят, проектът е свидетелство за това какво може да се постигне, когато световната научна общност се обедини.
Докато очакваме следващия кръг от резултати, човек не може да не се запита: Какви други тайни на Вселената чакат да бъдат разкрити?
Стремежът към разбиране на гравитацията, тъмната материя и тъмната енергия продължава и всяко ново откритие ни приближава малко по-близо до разгадаването на мистериите на космоса.
Справка:
- Ishak et al. (2024), Modified Gravity Constraints from the Full Shape Modeling of Clustering Measurements from DESI 2024
- Rosado-Marín et al. (2024), Mitigating Imaging Systematics for DESI 2024 Emission Line Galaxies and Beyond
- Bianchi et al. (2024), Characterization of DESI fiber assignment incompleteness effect on 2-point clustering and mitigation methods for Y1 analysis
- Forero-Sánchez et al. (2024), Analytical and EZmock covariance validation for the DESI 2024 results
- Findlay et al. (2024), Exploring HOD-dependent systematics for the DESI 2024 Full-Shape galaxy clustering analysis
Източник: New 'mind-blowing' gravity discovery proves Einstein right again, Eric Ralls, Earth.com
Още по темата
Физика
Черните дупки, образувани при "повторението на Големия взрив", могат да обяснят тъмната енергия
Физика
Защо физиците сега поставят под въпрос съдбата на Вселената
Космос
Невидимата "тъмна радиация" може да обясни големия проблем с тъмната енергия
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари