«Недостаточно однородная» — так охарактеризовал найденную аномалию один из авторов свежего исследования. В ходе работы, основанной на данных, полученных с двух обсерваторий, использующих различные диапазоны излучения, была создана карта распределения материи во Вселенной, обладающая беспрецедентную точность. Это позволило установить, что стандартная модель — ведущая современная теория, объясняющая все частицы, поля и взаимодействия, за исключением гравитации, вероятно, нуждается в доработке.
В процессе работы научного инструмента возможны систематические погрешности, связанные с особенностями методики или дефектами оборудования. В связи с этим, исследователи всегда стремятся к перепроверке полученных данных с помощью различных методов. Если речь идет о микроскопе или термометре, то существенных проблем, скорее всего, не возникнет. Однако, когда необходимо сопоставить данные, полученные с помощью крупных телескопов, и результаты многолетних обзоров ночного неба, задача становится чрезвычайно сложной.
Для выполнения этих обзоров потребовались усилия более полутора сотен астрофизиков и других экспертов из разных стран мира Dark Energy Survey (DES) и Южного полярного телескопа (SPT). Первый набор данных был посвящен определению распределения темной материи, второй — реликтового излучения. В обоих случаях ключевым фактором, на который опирались, было гравитационное линзирование – искажение траектории электромагнитных волн под воздействием массивных скоплений вещества.
Благодаря тому, что масса является общим свойством всей материи, как обычной, так и темной, гравитационное линзирование дает возможность выявлять крупные объекты, даже если они не испускают никакого излучения.
Сопоставление данных DES и SPT показательно, поскольку оба обзора собирали свет со значительных участков неба и делали это в разных диапазонах электромагнитного излучения. Телескоп имени Виктора Бланко в Чили, с помощью которого выполнялся Dark Energy Survey, функционирует в оптическом и ближнем инфракрасном диапазонах. В то время как SPT — это радиотелескоп, который фиксирует, в том числе, микроволновое излучение.
Анализ оказался весьма продуктивным, и в результате были получены три ( 1, 2, 3) научные публикации в рецензируемом журнале Physical Review D Американского физического общества (APS).
Ключевым результатом этой масштабной работы стала карта распределения материи во Вселенной, созданная с невиданной ранее точностью. Её научная значимость заключается в возможности судить об эволюции вещества с момента Большого взрыва, зная его текущее положение и концентрацию, что позволяет проверять существующие и разрабатываемые модели. Уже сейчас появляются первые результаты: наблюдаемая реальность несколько отличается от прогнозов, основанных на общепринятой и проверенной космологической теории.
Иными словами, исследователи способны использовать понимание базовых принципов мироустройства и создавать модели, описывающие эволюцию материи с момента возникновения. Эти модели позволяют прогнозировать ожидаемую крупномасштабную структуру Вселенной, которая в целом соответствует результатам наблюдений. Однако расхождения в деталях могут указывать на неполноту текущих знаний.
Обнаруженная в сопоставлении данных DES и SPT аномалия проще всего описывается как чуть большая «распределенность» материи либо недостаточная «комковатость». Отклонение буквально на грани значимости, поэтому требует тщательной проверки в будущих исследованиях.
Существует три наиболее вероятные причины расхождений: неточности в измерениях или анализе данных, воздействие струй, исходящих от сверхмассивных галактик, и, возможно, неизвестные силы, которые не включены в стандартную модель. Именно поиск аномалий, не соответствующих проверенным теориям, является важным стимулом для развития науки.