Моделирование крупномасштабной структуры Вселенной. В то время как в небольших масштабах различные области являются плотными и достаточно массивными, чтобы соответствовать звездным скоплениям, галактикам и скоплениям галактик, в то время как другие соответствуют космическим пустотам, в более крупных масштабах каждое местоположение во многом похоже на любое другое местоположение. (DR. ZARIJA LUKIC)
На больших масштабах не имеет значения, в каком направлении вы наблюдаете.
На этом изображении показана карта всего неба и рентгеновских скоплений, идентифицированных для измерения расширения Вселенной в зависимости от направления, а также четыре рентгеновских скопления, детально отображенные рентгеновской обсерваторией Chandra. Хотя результаты показывают, что расширение Вселенной не может быть изотропным или одинаковым во всех направлениях, данные далеко не однозначны, и анизотропная интерпретация подверглась резкой критике. (NASA/CXC/UNIV. OF BONN/K. MIGKAS ET AL.)
Также не имеет значения, какое место вы исследуете.
В современной космологии Вселенную пронизывает крупномасштабная паутина темной и нормальной материи. В масштабах отдельных галактик и меньше структуры, образованные материей, очень нелинейны, с плотностями, которые сильно отличаются от средней плотности. Однако в очень больших масштабах плотность любой области пространства очень близка к средней: с точностью около 99,99%. (WESTERN WASHINGTON UNIVERSITY)
Мы ожидаем изотропии и однородности с физическими последствиями, если они будут нарушены.
Ранняя Вселенная была полна материи и излучения, была настолько горячей и плотной, что кварки и глюоны не сливались в протоны и нейтроны, а оставались в кварк-глюонной плазме. Этот изначальный суп состоял из частиц, античастиц и излучения, и, хотя он находился в более низком состоянии энтропии, чем наша современная Вселенная, энтропии все же было достаточно. (RHIC COLLABORATION, BROOKHAVEN)
Изначально Большой взрыв произошел повсюду одновременно.
Все, что сегодня присутствует во Вселенной, обязано своим происхождением горячему Большому взрыву. Если говорить более фундаментально, то Вселенная, которую мы имеем сегодня, может возникнуть только благодаря свойствам пространства-времени и законам физики. Без них мы не можем существовать ни в какой форме. (NASA / GSFC)
Везде были одинаковые температуры и плотности.
По мере того, как наши спутники улучшаются, они исследуют меньшие масштабы, большее количество частотных диапазонов и меньшую разницу температур в космическом микроволновом фоне. Температурные дефекты помогают нам понять, из чего состоит Вселенная и как она развивалась, создавая картину, которая требует, чтобы темная материя имела смысл. (NASA/ESA AND THE COBE, WMAP AND PLANCK TEAMS; PLANCK 2018 RESULTS. VI. COSMOLOGICAL PARAMETERS; PLANCK COLLABORATION (2018))
Поверх них накладываются только крошечные дефекты размером 1/30 000.
Крупномасштабная структура Вселенной со временем меняется: крошечные флуктуации растут, формируя первые звезды и галактики, а затем сливаются вместе, образуя большие современные галактики, которые мы видим сегодня. Взгляд на большие расстояния открывает более молодую Вселенную, подобную той, какой была наша местная область в прошлом. Температурные флуктуации реликтового излучения, а также свойства кластеризации галактик во времени обеспечивают уникальный метод измерения истории расширения Вселенной. (CHRIS BLAKE AND SAM MOORFIELD)
Затем эти флуктуации эволюционировали путем, ограниченным нашими физическими законами.
Этот фрагмент моделирования формирования структуры с увеличенным масштабом расширения Вселенной представляет миллиарды лет гравитационного роста во Вселенной, богатой темной материей. Обратите внимание, что волокна и кластеры, которые образуются на пересечении волокон, возникают в основном из-за темной материи; нормальная материя играет лишь второстепенную роль. (RALF KÄHLER AND TOM ABEL (KIPAC)/OLIVER HAHN)
Образовались огромные космологические структуры: звезды, галактики и великая космическая паутина.
Карта более миллиона галактик во Вселенной, где каждая точка - это отдельная галактика. В этих больших масштабах становится ясно, что наблюдаемые нами модели кластеризации важны в малых космических масштабах, но если мы посмотрим на все большие и большие масштабы, Вселенная кажется более однородной. (DANIEL EISENSTEIN AND THE SDSS-III COLLABORATION)
Мы ожидаем, что предел размера структуры: ~ 1,2 миллиарда световых лет.
Трехмерная реконструкция 120 000 галактик и их свойств кластеризации на основе их красного смещения и образования крупномасштабной структуры. Левое черно-белое изображение - это необработанные данные, зеленые точки показывают восстановленные трехмерные положения тех же самых галактик. (JEREMY TINKER AND THE SDSS-III COLLABORATION).
У чего-то большего не будет достаточно времени на формирование.
И моделирование (красный), и обзоры галактик (синий/фиолетовый) отображают одни и те же крупномасштабные модели кластеризации, даже если вы смотрите на математические детали. Если бы темной материи не было, большая часть этой структуры не только отличалась бы в деталях, но и исчезла бы, галактики были бы редкими и заполненными почти исключительно легкими элементами. (GERARD LEMSON AND THE VIRGO CONSORTIUM).
Мы обнаружили множество огромных галактических «стен» в космосе.
Теплая-горячая межгалактическая среда (WHIM) была замечена вдоль невероятно плотных областей, таких как стена Скульптора, показанная выше. Эти стены огромны, но не превышают 1,4 миллиарда световых лет. Тем не менее, вполне возможно, что во Вселенной все еще есть сюрпризы. (SPECTRUM: NASA/CXC/UNIV. OF CALIFORNIA IRVINE/T. FANG. ILLUSTRATION: CXC/M. WEISS).
Точно так же между ними существуют огромные космические пустоты.
Область космоса, лишенная материи в нашей галактике, открывает Вселенную за ее пределами, где каждая точка является далекой галактикой. Структура кластер/пустота видна очень четко, демонстрируя, что наша Вселенная не имеет точно однородной плотности во всех масштабах. Однако куда бы мы ни посмотрели во Вселенной, мы все равно находим «что-то». (ESA/HERSCHEL/SPIRE/HERMES).
Эти самые большие структуры приближаются к ожидаемым космическим пределам, но не намного превышают их.
На этом рисунке показаны относительные эффекты притяжения и отталкивания сверхплотных и разреженных областей Млечного Пути. Обратите внимание, что, несмотря на большое количество галактик, сгруппированных и сгруппированных поблизости, есть также большие области, в которых очень мало галактик: космические пустоты. В то время как поблизости есть несколько существенных пустот, в далекой Вселенной обнаружены еще более крупные пустоты с меньшей плотностью, но ничто не противоречит нашим ожиданиям. (YEHUDA HOFFMAN, DANIEL POMARÈDE, R. BRENT TULLY, AND HÉLÈNE COURTOIS, NATURE ASTRONOMY 1, 0036 (2017)).
Но этой картине угрожают два класса структур.
Некоторые группы квазаров, по-видимому, сгруппированы и/или выстроены в более крупных космических масштабах, чем прогнозируется. Самая большая из них, известная как Huge Large Quasar Group (Huge-LQG), состоит из 73 квазаров, охватывает до 5–6 миллиардов световых лет, но может быть только так называемой псевдоструктурой. (ESO / M. KORNMESSER).
Три отдельные большие группы квазаров сгруппированы в слишком больших космических масштабах.
Здесь показаны две разные большие группы квазаров: Clowes-Campusano LQG красным цветом и Huge-LQG черным. Всего в двух градусах от него было обнаружено еще одно скопление. Однако остается нерешенным вопрос о том, являются ли они просто несвязанными местоположениями квазаров или действительно большим, чем ожидалось, набором структур. (R. G. CLOWES/UNIVERSITY OF CENTRAL LANCASHIRE; SDSS).
Точно так же группы галактик по картированию гамма-всплесков превышают эти пределы.
Спутник НАСА Fermi построил карту Вселенной с самым высоким разрешением из когда-либо созданных. Без космических обсерваторий, подобных этой, мы никогда не смогли бы узнать все, что у нас есть о Вселенной, и мы не смогли бы даже точно измерить гамма-всплески. Некоторые гамма-всплески, похоже, сгруппированы таким образом, что это может указывать на более крупные, чем ожидалось, космические структуры. (NASA/DOE/FERMI LAT COLLABORATION).
Если эти структуры реальны, они бросают вызов нашему нынешнему космическому пониманию.
Эта иллюстрация большого кольца гамма-всплесков и предполагаемой главной крупномасштабной структуры показывает, что может быть ответственным за наблюдаемую нами картину. Однако это может быть не настоящая структура, а всего лишь псевдоструктура, и мы можем обманывать себя, полагая, что она простирается на многие миллиарды световых лет. (PABLO CARLOS BUDASSI/WIKIMEDIA.ORG).
Однако они могут быть вымышленными.
Эта иллюстрация самого далекого из когда-либо обнаруженных гамма-всплесков, GRB 090423, считается типичной для большинства быстрых гамма-всплесков. Однако вопрос о том, являются ли наблюдаемые нами множественные гамма-всплески хорошими индикаторами лежащей в основе крупномасштабной структуры, остается предметом споров. (ES /A. ROQUETTE).
Эти сигналы могут возникать из-за лежащего в основе случайного шума, когда статистика неправильно «обнаруживает» несуществующие паттерны.
Комбинированное изображение квазара RX J1131 (в центре), полученное с помощью рентгеновской обсерватории Чандра и космического телескопа Хаббла. События микролинзирования, связанные с этим квазаром, свидетельствуют о том, что около 2000 планет-изгоев населяют межзвездное пространство вокруг ядра этого квазара, что делает его самым удаленным из известных мест, где есть планеты. Хотя поблизости можно найти другие квазары и структуры, мы можем сказать, что этот объект не является частью структуры, превышающей ожидаемые космические пределы. (NASA/CXC/UNIV OF MICHIGAN/R.C.REIS ET AL).
Решить эту проблему смогут только превосходные данные, в достаточной мере отображающие нашу Вселенную.
Сверхглубокое поле Хаббла, показанное синим цветом, в настоящее время является крупнейшим и самым глубоким фотоснимком с длительной экспозицией, сделанным человечеством. За такое же время наблюдения Nancy Grace Roman Telescope сможет отобразить оранжевую область с той же глубиной, обнаружив в 100 раз больше объектов, чем на сопоставимом изображении Хаббла. Наконец-то мы сможем проверить, являются ли эти кластеры квазаров и гамма-всплесков реальными структурами или просто псевдоструктурами. (NASA, ESA, AND A. KOEKEMOER (STSCI); ACKNOWLEDGEMENT: DIGITIZED SKY SURVEY).
Комментариев нет:
Отправить комментарий