Новое астрофизическое исследование указывает на существование неизвестного воздействия

Результаты исследования распределения водорода во Вселенной подкрепляют существование нового физического эффекта, возможно от частицы, которая никогда ранее не наблюдалась.

Об этом рассказывают в Калифорнийском университете в Риверсайде, передают OstanniPodii.com.

Исследователи воспользовались "лесом Лайман-альфа" -- мощным инструментом для картографирования распределения водорода во Вселенной -- и, косвенно, темной материи. "Лес" -- серия линий поглощения в спектрах далёких квазаров и галактик -- назван так потому, что на графиках он выглядит как густой клубок саженцев. Для анализа этого леса ученые использовали новую модель и симуляции, которые позволили им реконструировать распределение материи, в том числе темной материи, в огромной части Вселенной.

Опубликованное в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, исследование подтверждает "напряженность" или расхождение между наблюдениями и теоретическими прогнозами о Вселенной, что свидетельствует о возможном существовании новой частицы.

Симеон Берд, доцент кафедры физики и астрономии и старший автор исследования, объяснил, что каждый из пиков на графике распределения длин волн, который наблюдался в лесу Лайман-альфа, представляет собой внезапное падение "света" на определенной узкой длине волны, что служит "картой" материи, с которой свет столкнулся на своем пути к нам.

"Это чем-то похоже на театр теней, где мы по силуэту угадываем персонаж, который находится между светом и экраном", - говорит он. "Тень" водородных молекул, подвешенных на огромных расстояниях между нами и светом, проецируемая интенсивными источниками света еще дальше, хорошо известна астрофизикам".

Используемые изображения называются спектрограммами, объясняет Берд. Они представляют собой разложение света.

"Это похоже на очень мелкозернистую радугу", - говорит Берд. Когда солнечный свет проходит сквозь призму (или каплю воды), он разлагается на свои "ингредиенты" -- цвета радуги. В спектрограммах света, поступающего от космических источников, таких как квазары, происходит такое же расщепление, но почти всегда некоторые частоты пропадают, их видно в виде чёрных полос, где свет отсутствует, как будто что-то отбросило тень.

"Это атомы и молекулы, с которыми свет столкнулся на своем пути", - говорит Берд. "Поскольку каждый тип атома имеет специфический способ поглощения света, оставляя своеобразную подпись в спектрограмме, можно проследить их присутствие, особенно это касается водорода, самого распространенного элемента во Вселенной".

По словам Берда, водород полезен тем, что является своеобразным детектором темной материи.

"Мы до сих пор не знаем, что такое темная материя, и никогда её не видели, но мы уверены, что она существует в большом количестве -- большем, чем обычная материя", - сказал он.

Когда Берд и его коллеги воспользовались водородом для косвенного отслеживания темной материи, они обнаружили, что это похоже на "вливание красителя в поток воды".

"Краситель пойдет туда, куда движется вода", - сказал Берд. "Темная материя притягивает, поэтому она имеет гравитационный потенциал. Водородный газ направляется к ней, и используется как индикатор темной материи. Там, где он плотнее, там больше темной материи. Можно представить водород как краситель, а темную материю -- как воду".

Работа Берда и его коллег выходит за рамки простого мониторинга темной материи. Современные исследования космоса сообщают о некоторых так называемых "напряжениях" или расхождениях между наблюдениями и теоретическими прогнозами.

"Одним из текущих напряжений является количество галактик на малых масштабах и с низким красным смещением", - говорит Берд. "Вселенная с низким красным смещением -- это та, что находится относительно близко к нам. Сейчас существует две гипотезы, которые объясняют расхождение между наблюдениями и ожиданиями: во-первых, существует новый физический эффект, такой как никогда ранее не виденная частица, или, во-вторых, что-то странное происходит со сверхмассивными черными дырами внутри галактик. Черные дыры каким-то образом тормозят рост галактик и портят наши расчеты структуры".

Берд предостерегает, что напряженность еще не достигла того уровня уверенности, который необходим для того, чтобы утверждать об обнаружении.

"Это еще не совсем убедительно", - замечает Берд. "Но если это подтвердится в следующих наборах данных, то гораздо вероятнее, что это будет новая частица или какой-то новый тип физики, а не черные дыры, которые портят наши расчеты".