Авторы нового исследования, опираясь на данные двух обсерваторий, создали карту распределения материи во Вселенной с высокой точностью. В результате оказалось, что стандартная модель, которая описывает все частицы, поля и взаимодействия за исключением гравитации, может быть неполной.
Результаты измерений одного научного прибора могут быть искажены методологическими ошибками или особенностями самого устройства. Исследователи всегда стараются подтвердить данные различными способами. С микроскопом или градусником проблем обычно не возникает. Однако, при сверке данных с результатами обзоров ночного неба, собранных телескопами в течение многих лет, задача приобретает колоссальный масштаб.
Для создания таких обзоров потребовалось совместное старание более ста пятидесяти астрофизиков и специалистов из разных стран. Dark Energy Survey (DES) и Южного полярного телескопа (SPTПервый, как следует из названия, определял распределение темной материи, второй — реликтового излучения. В обоих наборах данных основным ориентиром выступало гравитационное линзирование, то есть изменение траектории электромагнитных волн около массивных скоплений вещества.
Гравитационное линзирование может выявлять любые заметные по массе объекты, независимо от способности к излучению, поскольку масса является общим свойством всех типов материи.
Сопоставление данных DES и SPTЭто наглядно видно, ведь оба обзора собирали свет с больших областей неба и осуществляли это в различных областях электромагнитного спектра. Dark Energy SurveyРаботает в спектре видимого света и ближнего инфракрасного излучения. SPTЭто устройство для наблюдения за космическими объектами, способное регистрировать, среди прочего, микроволновое излучение.
Анализ оказался таким плодотворным, что принёс результаты сразу в количестве трёх. 1, 2, 3) научные публикации в рецензируемом журнале Physical Review D Американского физического общества (APS).
Главный результат этой фундаментальной работы — карта распределения вещества во Вселенной с небывалой точностью. Научная ценность в том, что зная расположение вещества сейчас, можно судить о его развитии с момента Большого взрыва, проверяя существующие и будущие модели. Первые результаты показывают: наблюдаемая картина немного отличается от ожидаемой на основе проверенной и принятой космологической теории.
Ученые, применяя свои знания о фундаментальных законах природы, могут смоделировать поведение материи с момента её возникновения. На основании этой модели получается ожидаемая макроскопическая структура Вселенной, которая в целом совпадает с данными наблюдений. Однако детали могут отличаться, высвечивая возможные пробелы в знаниях человечества.
Обнаруженная в сопоставлении данных DES и SPTАномалию можно охарактеризовать как незначительное размытие структуры вещества или его более рассеянное расположение. Изменение столь малое, что для подтверждения потребуются дальнейшие и внимательные исследования.
В качестве возможных объяснений выделяют три наиболее вероятных: погрешности в измерениях или обработке данных, воздействие струй из супермассивных галактик и неизвестные силы, не учтённые в стандартной модели. Последний вариант особенно привлекателен, поскольку именно выявление фактов, противоречащих существующим теориям, стимулирует научный прогресс.