Команда британских и австралийских астрономов сегодня объявила, что нашла недостающее звено, которое напрямую связывает современные галактики, такие как наш собственный Млечный путь, с Большим взрывом, который создал нашу Вселенную 14 тысяч миллионов лет назад. Полученные результаты являются результатом 10-летней попытки составить карту распределения в космосе 220 000 галактик с помощью 2dFGRS (2-градусная полевая галактическая съемка с красным смещением), консорциума астрономов, использующего 3,8-метровый англо-австралийский телескоп (AAT). , Эта недостающая связь была обнаружена в существовании тонких особенностей в распределении галактики в обзоре. Анализ этих особенностей также позволил команде взвесить вселенную с беспрецедентной точностью.
2dFGRS очень детально измерил распределение галактик, называемых крупномасштабной структурой Вселенной. Размер этих шаблонов варьируется от 100 миллионов до 1 миллиарда световых лет. Свойства крупномасштабной структуры задаются физическими процессами, которые действовали, когда вселенная действительно была очень молода.
Доктор Шон Коул из Университета Дарема, который возглавлял исследование, объясняет: «В момент рождения Вселенная содержала крошечные неровности, предположительно возникшие в результате« квантовых »или субатомных процессов. С тех пор эти неровности усилились под действием силы тяжести и в конечном итоге породили галактики, которые мы видим сегодня ».
Теоретики в 1960-х годах предположили, что первичные семена галактик следует рассматривать как рябь в излучении космического микроволнового фона (CMB), испускаемом в жаре, оставшейся от Большого взрыва, когда Вселенной было всего лишь 350 000 лет. Впоследствии рябь была замечена спутником COBE НАСА в 1992 году, но до сих пор не было видно прочной связи с образованием галактики. 2dFGRS обнаружил, что картина, видимая в этих рябях, распространилась на современную Вселенную и может быть обнаружена в галактиках сегодня.
Картины в CMB содержат заметные пятна около одного градуса в поперечнике, создаваемые звуковыми волнами, распространяющимися в невообразимо горячей плазме Большого взрыва. Эти особенности известны как «акустические пики» или «барионные покачивания». Теоретики предположили, что звуковые волны могли также оставить отпечаток в доминирующем компоненте вселенной - экзотической «темной материи», которая сама управляет образованием галактик. Физики и астрономы пытаются идентифицировать этот отпечаток на картах нашего собственного галактического соседства.
После многих лет кропотливой работы по измерению галактик на англо-австралийском телескопе и моделированию их свойств с помощью сложных математических и вычислительных методов, команда 2dFGRS определила отпечаток звуковых волн в Большом Взрыве. Это проявляется как деликатный элемент в «спектре мощности», статистике, используемой астрономами для количественного определения закономерностей, наблюдаемых на картах распределения галактик. Эти особенности согласуются с теми, что видны на фоне микроволнового излучения - это означает, что мы понимаем историю жизни газа, из которого образовались галактики.
Барионные элементы содержат информацию о содержании вселенной, в частности о количестве обычной материи (известной как барионы), о том, что вещество сконденсировало в звезды и планеты и из которого мы сами сделаны.
Профессор Карлос Френк, директор Института вычислительной космологии Университета Дарема, сказал: «Эти барионные особенности являются генетическим отпечатком нашей вселенной. Они устанавливают прямую эволюционную связь с Большим взрывом. Их обнаружение является важной вехой в нашем понимании того, как образовался космос ».
Профессор Джон Пикок из Эдинбургского университета, руководитель британской команды 2dFGRS, сказал: «Не думаю, что кто-то ожидал бы, что простые космологические теории будут работать так хорошо. Нам очень повезло быть рядом, чтобы увидеть эту картину вселенной ».
2dFGRS показал, что барионы являются небольшим компонентом нашей вселенной, составляя всего 18% от общей массы, а оставшиеся 82% выглядят как темная материя. Впервые команда 2dFGRS преодолела 10-процентный барьер точности при измерении общей массы Вселенной.
Как будто эта картина не была достаточно странной, 2dFGRS также показал, что вся масса во вселенной (как светящаяся, так и темная) перевешивает 4: 1 еще более экзотическим компонентом, называемым «вакуумной энергией» или «темной энергией». Это имеет антигравитационные свойства, ускоряя расширение вселенной. Этот вывод возникает при объединении результатов 2dFGRS с данными о микроволновом фоновом излучении, которое осталось со времени создания барионных элементов. Происхождение и идентичность темной энергии остаются одной из самых глубоких загадок современной науки.
Наши знания о микроволновом фоне значительно улучшились в 2003 году благодаря данным со спутника НАСА WMAP. Команда WMAP объединила их информацию с более ранним анализом части 2dFGRS, чтобы сделать вывод, что мы действительно живем во вселенной, где доминирует темная энергия. В 2003 году журнал Science назвал это «прорывом года». Теперь, обнаружение космического недостающего звена командой 2dFGRS, почти ровно год спустя, увенчало достижения десятилетия кропотливой работы.
Интересно, что ключи к идентичности темной энергии можно найти, обнаружив барионные особенности в эволюции галактики, находящейся на полпути между настоящим моментом и Большим взрывом. Британские астрономы и их сотрудники по всему миру в настоящее время планируют большие исследования галактик очень далеких галактик с этой целью.
Независимое подтверждение присутствия барионных элементов в крупномасштабной структуре дает Слоан Digital Sky Survey под руководством США. Они используют дополнительный метод, который не включает спектр мощности, и изучают редкое подмножество галактик в большем объеме, чем 2dFGRS. Тем не менее, выводы согласуются, что очень приятно.
Профессор Майкл Стросс из Принстонского университета, пресс-секретарь сотрудничества SDSS, сказал: «Это прекрасная наука. Эти две группы теперь независимо видели прямые доказательства роста структуры под действием гравитационной нестабильности от начальных флуктуаций, наблюдаемых на фоне космического микроволнового излучения ».
Источник: пресс-релиз PPARC
