Oamenii de știință americani au realizat una dintre cele mai precise hărți ale materiei universului, iar aceasta arată că este posibil ca ceva să lipsească din modul în care înțelegem Cosmosul în prezent.
Creată prin punerea în comun a datelor provenite de la două telescoape care observă diferite tipuri de lumină, noua hartă a dezvăluit că universul este mai puțin „aglomerat” decât au prezis modelele anterioare – un posibil semn că vasta rețea cosmică ce leagă galaxiile este mai puțin înțeleasă decât credeau oamenii de știință.
Conform înțelegerii noastre actuale, pânza cosmică este o rețea gigantică de super autostrăzi celeste care se încrucișează, pavate cu hidrogen gazos și materie întunecată.
Luând formă în urma haotică a Big Bang-ului, firele rețelei s-au format sub formă de smocuri din ghemul învolburat al universului tânăr; acolo unde mai multe fire ale rețelei s-au intersectat, s-au format galaxiile.
Dar noua hartă, publicată la 31 ianuarie sub forma a trei studii separate în revista Physical Review, arată că, în multe părți ale universului, materia este mai puțin aglomerată și mai uniform răspândită decât ar trebui să fie.
„Se pare că în universul actual există ceva mai puține fluctuații decât am prezice presupunând modelul nostru cosmologic standard ancorat în universul timpuriu”, a declarat Eric Baxter, astrofizician la Universitatea din Hawaii, într-un comunicat.
Autostrăzile cosmice
Conform modelului standard al cosmologiei, Universul a început să prindă contur după Big Bang, când tânărul Cosmos a fost împânzit de particule atât de materie, cât și de antimaterie, care au sărit în existență doar pentru a se anihila reciproc la contact.
Cele mai multe dintre elementele constitutive ale universului s-au eliminat în acest fel, dar țesătura spațiului-timp în expansiune rapidă, împreună cu unele fluctuații cuantice, au făcut ca unele buzunare de plasmă primordială să supraviețuiască ici și colo.
Pământul este oval? O forță necunoscută deformează Terra la ecuator
Efectele undelor de plasmă
Forța gravitației a comprimat în curând aceste buzunare de plasmă, încălzind materia, pe măsură ce aceasta era strânsă mai mult între ele, într-o asemenea măsură încât undele sonore care călătoresc cu jumătate din viteza luminii (numite oscilații acustice barionice) s-au propagat în exteriorul aglomerărilor de plasmă.
Aceste valuri au împins materia care nu fusese deja atrasă în centrul unei aglomerări, unde a ajuns să se odihnească sub forma unui halou în jurul acesteia. În acel moment, cea mai mare parte a materiei universului era distribuită ca o serie de pelicule subțiri care înconjurau nenumărate goluri cosmice, ca un cuib de bule de săpun într-o chiuvetă.
Odată ce această materie, în principal hidrogen și heliu, s-a răcit suficient, s-a coagulat în continuare pentru a da naștere primelor stele, care, la rândul lor, au forjat elemente din ce în ce mai grele prin fuziune nucleară.
Pentru a cartografia modul în care a fost învârtită pânza cosmică, cercetătorii au combinat observațiile realizate cu ajutorul Dark Energy Survey din Chile – care a scanat cerul în frecvențele aproape ultraviolete, vizibile și aproape infraroșii din 2013 până în 2019 – și cu Telescopul de la Polul Sud, care se află în Antarctica și studiază emisiile de microunde care alcătuiesc fondul cosmic de microunde – cea mai veche lumină din univers.
Cercetătorii au descoperit o nouă sursă de energie. Un eveniment istoric
Tehnica lentilei gravitaționale
Deși analizează lungimi de undă diferite ale luminii, ambele telescoape utilizează o tehnică numită lentilă gravitațională pentru a cartografia aglomerarea materiei.
Lentilele gravitaționale apar atunci când un obiect masiv se află între telescoapele noastre și sursa sa; cu cât lumina care provine dintr-un anumit buzunar al spațiului pare mai deformată, cu atât mai multă materie există în acel spațiu. Acest lucru face ca lentila gravitațională să fie un instrument excelent pentru urmărirea atât a materiei normale, cât și a verișoarei sale misterioase, materia întunecată, care, în ciuda faptului că reprezintă 85% din univers, nu interacționează cu lumina decât prin distorsionarea acesteia cu ajutorul gravitației.
Prin această abordare, cercetătorii au folosit date de la ambele telescoape pentru a localiza cu exactitate materia și pentru a elimina erorile din setul de date al unui telescop, comparându-le cu cele ale celuilalt.
„Funcționează ca o verificare încrucișată, astfel încât devine o măsurătoare mult mai robustă decât dacă ai folosi doar unul sau altul”, a declarat în comunicat Chihway Chang, astrofizician la Universitatea din Chicago.
Harta materiei cosmice realizată de cercetători se potrivește îndeaproape cu înțelegerea noastră despre modul în care a evoluat universul, cu excepția unei discrepanțe cheie: Aceasta era distribuită mai uniform și mai puțin aglomerată decât ar sugera modelul standard al cosmologiei.
Călătoria în timp, posibilă? Un experiment incredibil derulat la CERN
Nu există nicio explicație fizică
Există două posibilități pentru a explica această discrepanță. Prima este că pur și simplu privim universul cu prea multă imprecizie și că abaterea aparentă de la model va dispărea pe măsură ce vom obține instrumente mai bune cu care să privim cosmosul.
Cea de-a doua posibilitate, și mai semnificativă, este că modelul nostru cosmologic omite o fizică foarte importantă. Pentru a afla care dintre cele două variante este adevărată, vor fi necesare mai multe studii încrucișate și mai multe mape, precum și o înțelegere mai profundă a constrângerilor cosmologice care leagă săpunurile universului.
„Nu există nicio explicație fizică cunoscută pentru această discrepanță”, au scris cercetătorii într-unul dintre studii. „Corelațiile încrucișate între sondaje… vor permite realizarea unor studii de corelații încrucișate semnificativ mai puternice, care vor oferi unele dintre cele mai precise și exacte constrângeri cosmologice și care ne vor permite să continuăm să testăm la stres modelul [cosmologic standard]”.
Un gram din cel mai scump material din lume costă 62,5 mld. dolari