Екип от американски астрофизици е направил едно от най-прецизните измервания, правени някога на общото количество материя във Вселената, една дългогодишна загадка на Космоса.
Отговорът, публикуван в The Astrophysical Journal в понеделник е, че познатата материя представлява 31,5% – плюс-минус 1,3% – от общото количество материя и енергия, които съставляват Вселената.
Останалите 68,5 процента са тъмна енергия, мистериозна сила, която кара разширяването на Вселената да се ускорява с течение на времето и за първи път е открита при наблюдения на далечни супернови в края на 90-те години.
Казано по друг начин, това означава, че общото количество материя във наблюдаваната Вселена е еквивалентно на 66 милиарда трилиона пъти масата на нашето Слънце, казва Мохамед Абдула от калифорнийския университет Ривърсайд, астрофизик и водещ автор на изследването.
По-голямата част от тази материя – 80 процента – е тъмна материя. Природата й все още не е известна, но е вероятно да се състои от все още неоткрита субатомна частица.
Последните измервания съвпадат добре със стойности, открити преди това от други екипи, използвайки различни космологични техники, като например измерване на температурните колебания в ниско енергийната радиация, останала от Големия взрив.
„Това е дълъг процес продължил почти 100 години, в който постепенно ставаме все по-точни“, каза Джилиан Уилсън, съавтор на изследването и професор в UCR. „Просто е страхотно да можеш да направиш такова фундаментално измерване на Вселената, без да напускаш планетата Земя“, добави тя.
И така, как точно са претеглили Вселената?
Екипът усъвършенства 90-годишна техника, която включва наблюдение на това как галактиките се движат в орбита в купчини галактики – масивни системи, които съдържат хиляди галактики.
Тези наблюдения показват колко силна е гравитационната сила на привличане на всеки галактически клъстер, от която после може да се изчисли общата му маса.
„Всъщност, обяснява Уилсън, тяхната техника първоначално е разработена от пионера астроном Фриц Цвики, който е първият човек, който подозира съществуването на тъмна материя в галактическите клъстери, през 30-те години на миналия век.
Той забелязва, че комбинираната гравитационна маса на галактиките, които той наблюдава в близкия куп галактики Кома, е недостатъчна, за да попречи на тези галактики да отлетят една от друга, и осъзнава, че трябва да има и някаква друга, невидима материя, която ги държи заедно.
Екипът на UCR усъвършенства техниката на Цвики, разработвайки инструмент, който те наричат GalWeight, който определя по-точно кои галактики принадлежат към даден клъстер и кои не.
Те прилагат своя инструмент за изследването на Sloan Digital Sky Survey, най-подробните триизмерни карти на Вселената, които се предлагат в момента, измервайки масата на 1800 клъстера галактики и създавайки каталог.
И накрая, те сравняват броя на клъстерите, наблюдавани за единица обем в техния каталог, с поредица от компютърни симулации, всяка от които получава различна стойност за общата материя на Вселената.
Симулациите с твърде малко материя имат твърде малко клъстери, докато тези с твърде много материя имат твърде много клъстери.
Уилсън обяснява, че наличието на по-точна мярка за общото количество материя във Вселената може да ни отведе една крачка по-близо до изучаването на природата на тъмната материя, защото „ние знаем точно колко материя трябва да търсим“, когато учените извършват експерименти, например на Големия адронен колайдер.
Нещо повече, „общото количество тъмна материя и тъмна енергия ни казва съдбата на Вселената“, добавя тя, като настоящият научен консенсус е, че се насочваме към „Голямо замръзване“, където галактиките се отдалечават все по-далеч и звездите в тези галактики в крайна сметка остават без гориво.
