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".

Новости по подобной теме:

Темная материя могла помочь образованию сверхмассивных черных дыр в ранней 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".

• Темная материя