天文学家们已经把宇宙中所有物质的最全面的地图之一放在一起。这项巨大的工作暗示了一个比我们想象的略微平滑的宇宙,表明我们的模型中可能缺少一些东西。目前广泛被接受的一个理论是,大爆炸使物质向四面八方飞向膨胀的宇宙,从而开启了我们所感知到的一切。
正如你所期望的那样,它并不是均匀地散开,而是有着一种随机性,所以某些地区的物质比其他地区多。随着时间的推移,密度较高的区域开始形成尘埃和气体云,然后凝结成恒星、星系和其他一切。
通过研究今天宇宙中的物质分布,科学家可以更好地了解塑造宇宙的力量。这包括像暗能量这样的奥秘,暗能量被认为是推动宇宙膨胀随着时间而加速。
现在,科学家们已经制作了迄今为止最精确的宇宙物质地图之一。这样做涉及到从两个不同的望远镜调查中收集大量的数据,并相互核对,这有助于减少一个数据集的任何错误干扰结果的可能性。
第一个数据来源是暗能量调查,这个项目花了六年时间从智利的高空栖息地以近紫外、可见和近红外光扫描天空。第二个是南极望远镜,它研究宇宙微波背景(CMB)--大爆炸的余辉。
为了绘制该物质,科学家们专注于一种叫做引力透镜的现象。从本质上讲,具有巨大质量的物体实际上会扭曲时空本身,以至于光的路径在经过时将会弯曲。测量这种弯曲的程度可以让科学家们计算出一个特定区域内有多少质量,因此也有多少物质存在。
该分析大多与目前最广泛接受的宇宙模型相吻合,即所谓的λ冷暗物质(ΛCDM)模型。然而,它可能不是一个完美的契合--该研究表明,物质聚集在一起的程度比我们想象的要小一些,这可能为一个全新的模型打开大门,以更好地解释现实。
研究报告的作者埃里克-巴克斯特(Eric Baxter)说:"看起来当前宇宙中的波动比我们假设的锚定在早期宇宙的标准宇宙学模型中的波动略小。"
这并不是我们所谓的标准宇宙学模型中出现的第一个裂缝。ΛCDM要求存在一种叫做暗物质的神秘物质,只能通过它对常规物质的引力影响来观察。然而,尽管天文学家们确信它的存在,但几十年的实验都未能直接探测到它。
还有一个问题叫做哈勃张力,以一种方式观察宇宙的结果是一个所谓的哈勃常数的具体数值,但是ΛCDM模型在其他观察方法的支持下却得出了一个完全不同的数值。更奇怪的是,两者都越来越确定,但却没有重叠,这表明物理学一个全新领域的存在。
新项目的研究人员承认,他们对物质不那么容易凝结的性质的观察还没有达到确定所需的统计学意义的水平,未来的工作可能有助于确认这一点。
无论怎样,这个新的宇宙物质地图将为未来的研究提供一个良好的基础。
这项研究发表在《物理评论D》杂志的三篇论文中。