Японские учёные создали карту тёмной материи с рекордным охватом и точностью

Новая карта тёмной материи, которую построила научная группа во главе с Икуюки Мицуиси (Ikuyuki Mitsuish) из Нагойского университета, имеет беспрецедентный охват и точность. И в полученных данных есть указания на то, что расширение Вселенной не подчиняется стандартной космологической модели (хотя категорически это утверждать пока преждевременно). 

Карта получена благодаря наблюдениям гравитационного микролинзирования на телескопе Subaru. Дело в том, что скопления тёмной материи своей гравитацией словно линзой фокусируют свет далёких галактик. Ради наблюдения этого эффекта для "Субару" даже был сконструирован новый приёмник света – HSC.

Наблюдения ведутся с марта 2014 года, и на сегодняшний день обзор завершён на 60%. Накопленные данные пока обработаны лишь частично. Опубликованная карта вобрала в себя наблюдения, выполненные до апреля 2016 года, и охватывает 160 квадратных градусов небесной сферы. Хотя это лишь 11% запланированной работы, карта уже превзошла по точности и охвату предыдущие аналоги. Кроме того, благодаря использованию математических методов, похожих на методики составления томограмм, карта получилась трёхмерной.

Всего учёные насчитали в исследованной области 65 скоплений тёмной материи с отношением "сигнал/шум" в наблюдательных данных больше 4,7. Эти результаты тщательно сравнивались с данными о рентгеновском и оптическом излучении неба. (Поясним, что, как считают учёные, тёмная материя притягивается к обычной, поэтому больше всего её в галактиках и скоплениях галактик.)

Получилось, что только два обнаруженных кластера из 65, вероятно, являются "ложной тревогой". Все 39 скоплений с отношением "сигнал/шум" больше 5,1 и вовсе имеют "двойников" в "оптических" каталогах скоплений галактик.
 

 

Как сообщает пресс-релиз исследования, полученные данные в перспективе могут перевернуть представления об эволюции Вселенной. И вот почему. В раннем космосе вещество было распределено почти равномерно. Почти, да не совсем. Небольшие неоднородности со временем росли под действием собственной гравитации, собирая окрестное вещество. Так образовалась крупномасштабная структура Вселенной с её знаменитыми ячейками.

Насколько интенсивно происходил этот процесс? Ключевым фактором здесь являлась скорость расширения Вселенной. По той банальной причине, что если расстояние между частицами увеличивается слишком быстро, гравитация не успевает "слепить" их вместе.

Поэтому изучение скоплений материи, и особенно тёмной, которая составляет почти 80% всего вещества, даёт ответ на вопрос, как быстро Вселенная расширялась в предшествующие эпохи. А это позволяет проверить стандартную космологическую модель.

На графике выше показано число кластеров тёмной материи в зависимости от силы "линзированного" сигнала. Гистограмма отражает результаты наблюдений, а красная линия – прогноз согласно существующей теории. Видно, что ожидания почти везде оказались завышенными. А это может означать, что со стандартной космологической моделью что-то не так.

Вместе с тем этого пока нельзя утверждать категорически. Вертикальными линиями показаны погрешности измерений, и видно, что они достаточно высоки. Хотя эта карта тёмной материи и самая точная, она всё ещё недостаточно точна для подобных выводов.

Однако напомним, что исследователям предстоит проделать ещё 89% запланированной работы. Изучение новых областей неба позволит собрать более обширную статистику и тем самым повысить точность результатов. Кроме того, вычислить скорость расширения Вселенной по полученным данным можно и другими методами, например, анализируя геометрию полученных изображений.