Ученые определили общее количество материи во Вселенной

Материал, из которого состоит наша Вселенная, мягко говоря, сложно измерить. Мы знаем, что большая часть плотности материи-энергии Вселенной состоит из темной энергии, таинственной неизвестной силы, которая движет расширением Вселенной. И мы знаем, что остальная материя - нормальная и темная.

Точное определение пропорций этих трех элементов является сложной задачей, но теперь исследователи говорят, что они выполнили одно из самых точных измерений, чтобы определить пропорцию вещества.

Согласно их расчетам, нормальная материя и темная материя вместе составляют 31,5 процента плотности материи-энергии Вселенной. Остальные 68,5 процентов - это темная энергия.

"Чтобы поместить это количество материи в контекст, если бы вся материя во Вселенной была равномерно распределена по пространству, это соответствовало бы средней плотности массы, равной примерно шести атомам водорода на кубический метр", - сказал астроном Мохамед Абдулла из Калифорнийский университет в Риверсайде и Национальный исследовательский институт астрономии и геофизики в Египте.

"Однако, поскольку мы знаем, что 80 процентов материи на самом деле является темной материей, на самом деле большая часть этой материи состоит не из атомов водорода, а из типа материи, который космологи еще не понимают".

Понимание темной энергии на самом деле имеет решающее значение для нашего понимания Вселенной. Мы точно не знаем, что это такое - слово "темная" в названии относится к этой загадке, но, похоже, это сила, которая движет расширением Вселенной, скорость которой оказалось невероятно трудно сузить до определенной точки.

Когда мы лучше поймем скорость расширения, это улучшит наше понимание эволюции Вселенной в целом. Следовательно, ограничение свойств темной энергии - довольно важное дело для космологии в целом, и есть несколько способов сделать это.

Абдулла и его команда использовали метод, основанный на том, как вещи перемещаются в скоплениях галактик - группах до тысяч галактик, гравитационно связанных вместе.

Как правило, скопления галактик - хороший инструмент для измерения материи во Вселенной. Это потому, что они состоят из материи, которая собралась вместе за время жизни Вселенной, около 13,8 миллиарда лет, под действием силы тяжести.

Количество кластеров, которые мы можем наблюдать в объеме пространства, очень чувствительно к количеству материи, поэтому их подсчет может дать разумное измерение. Но, опять же, это непростая задача.

"Более высокий процент вещества приведет к большему количеству скоплений", - сказал Абдулла.

"Задача "Златовласки" для нашей команды заключалась в том, чтобы измерить количество скоплений, а затем определить, какой ответ был "правильным". Но сложно точно измерить массу любого скопления галактик, потому что большая часть материи темная, поэтому мы не можем видеть ее в телескопы".

Команда нашла способ обойти эту проблему с помощью техники под названием GalWeight. Он использует орбиты галактик в скоплении и вокруг него, чтобы определить, какие галактики на самом деле принадлежат к тому или иному скоплению, а какие нет, с точностью более 98%. По их словам, это обеспечивает более точную перепись этого кластера, что, в свою очередь, приводит к более точному расчету массы.

"Огромным преимуществом использования нашей методики орбиты галактик GalWeight было то, что наша команда смогла определить массу для каждого скопления индивидуально, а не полагаться на более косвенные, статистические методы", - пояснил астроном Анатолий Клыпин из Университета штата Нью-Мексико.

Команда применила свою технику к наблюдениям, собранным Sloan Digital Sky Survey, и создала каталог скоплений галактик. Затем эти скопления сравнивали с численным моделированием галактик, чтобы вычислить общее количество вещества во Вселенной.

Результат команды - 31,5% материи и 68,5% темной энергии - находится в хорошем соответствии с другими измерениями плотности энергии материи Вселенной.

"Нам удалось сделать одно из самых точных измерений, когда-либо сделанных с помощью метода скопления галактик", - сказала астроном Джиллиан Уилсон из Калифорнийского университета в Риверсайде.

"Более того, это первое использование метода орбиты галактики, значение которого согласуется с результатами, полученными командами, которые использовали некластерные методы, такие как анизотропия космического микроволнового фона, барионные акустические колебания, сверхновые типа Ia или гравитационное линзирование".

Этот результат, по словам команды, демонстрирует, что GalWeight может оказаться очень полезным инструментом для продолжения исследования и ограничения космологических свойств Вселенной.

Исследование опубликовано в The Astrophysical Journal.

Напомним, ранее сообщалось, что астрономы обнаружили недостающую материю во Вселенной.

Источник