Столп космологии: «элегантное» решение показывает, как Вселенная получила свою структуру

Прямой, основанный на наблюдениях тест одного из столпов космологии.

Вселенная полна миллиардов галактик, но их распределение по космосу далеко от однородного. Почему мы видим так много структуры сегодня во вселенной и как все это формировалось и росло?

Структура вселенной

10-летний обзор десятков тысяч галактик, сделанных с помощью телескопа Магеллана Бааде в обсерватории Лас-Кампанас в Чили, дал новый подход к раскрытию этой фундаментальной тайны. Результаты, представленные Карнеги Дэниелом Келсоном, публикуются в ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

«Как вы описываете неописуемое?», - спрашивает Келсон. «Совершенно новый подход к проблеме».

«Наша тактика дает новое - и интуитивное - понимание того, как гравитация стимулировала рост структуры с самых ранних времен вселенной», - сказал соавтор Эндрю Бенсон. «Это прямой, основанный на наблюдениях тест одного из столпов космологии».

Исследование Redshift Carnegie-Spitzer-IMACS было разработано для изучения взаимосвязи между ростом галактики и окружающей средой за последние 9 миллиардов лет, когда были определены появления современных галактик.

Первые галактики были сформированы через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, который начал Вселенную как горячий мутный суп из чрезвычайно энергичных частиц. Когда этот материал расширился от первоначального взрыва, он остыл, и частицы объединились в нейтральный газообразный водород. Некоторые пятна были более плотными, чем другие, и, в конце концов, их гравитация преодолела внешнюю траекторию Вселенной, и материал разрушился внутрь, образуя первые скопления структуры в космосе.

Различия в плотности, которые позволяли формировать большие и малые структуры в одних местах, а не в других, были давней темой обсуждения. Но до сих пор способности астрономов моделировать рост структуры во Вселенной за последние 13 миллиардов лет сталкивались с математическими ограничениями.

«Гравитационные взаимодействия, происходящие между всеми частицами во вселенной, слишком сложны, чтобы объяснить их простой математикой», - сказал Бенсон.

Таким образом, астрономы либо использовали математические приближения, которые ставили под угрозу точность их моделей, либо большие компьютерные симуляции, которые численно моделировали все взаимодействия между галактиками, но не все взаимодействия, происходящие между всеми частицами, что считалось слишком сложным.

«Основная цель нашего исследования состояла в том, чтобы подсчитать массу звезд, присутствующих в огромном наборе далеких галактик, и затем использовать эту информацию, чтобы сформулировать новый подход к пониманию того, как структура сформировалась во вселенной», - объяснил Келсон.

Исследовательская группа, в которую также вошли Луи Абрамсон из Карнеги, Шеннон Патель, Стивен Шектман, Алан Дресслер, Патрик Маккарти и Джон С. Мулчи, а также Рик Уильямс, из Uber Technologies, впервые продемонстрировали, что рост отдельных протоструктур может быть рассчитаны, а затем усреднен по всему пространству.

Это показало, что более плотные сгустки росли быстрее, а менее плотные сгустки росли медленнее.

Затем они смогли работать в обратном направлении и определить первоначальные распределения и скорости роста флуктуаций плотности, которые в конечном итоге стали крупномасштабными структурами, которые определили распределения галактик, которые мы видим сегодня.

По сути, их работа дала простое, но точное описание того, почему и как колебания плотности растут так, как они происходят в реальной вселенной, а также в вычислительной работе, которая лежит в основе нашего понимания младенчества вселенной.

«И это так просто, с настоящей элегантностью», - добавил Келсон.

Выводы были бы невозможны без выделения необычного количества ночей наблюдения в Лас Кампанас.

«Многие учреждения не смогли бы самостоятельно реализовать проект такого масштаба», - сказал директор обсерваторий Джон Мулчей. «Но благодаря нашему телескопу Магелан мы смогли провести этот опрос и создать новый подход к ответу на классический вопрос».

«Хотя нет никаких сомнений в том, что для этого проекта потребовались ресурсы такого учреждения, как Карнеги, наша работа также не могла бы состояться без огромного количества дополнительных инфракрасных изображений, которые мы смогли получить на Кит-Пик и Серро-Тололо, которые являются частью Национальная научно-исследовательская лаборатория астрономической оптики NSF», - добавил Келсон. опубликовано econet.ru по материалам scitechdaily.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet