Ученые опубликовали самую обширную на сегодняшний день карту темной материи во Вселенной, основанную на обзоре 100 миллионов галактик. Полученные результаты не совсем совпадают с предсказаниями, сделанными компьютерными моделями, что позволяет предположить, что здесь действует какая-то физика, которую ученые пока не понимают. Это, конечно, очень интересно для физиков.
Как я уже говорил ранее, мы не знаем, что такое темная материя, но мы почти уверены, что она существует. Темная материя не испускает никакого излучения, но обладает гравитацией, поэтому мы можем наблюдать ее гравитационные эффекты. Основываясь на этих наблюдениях, можно сделать вывод, что 80% вещества во Вселенной составляет темная материя. Это важная область исследований, поскольку мы не знаем, из чего состоит темная материя. Вероятно, это какая-то новая частица, которую мы пока не идентифицировали. Вот где живут ученые – на грани наших современных знаний, вглядываясь в неизведанное.
Частью этого “вглядывания” является сбор большого количества данных, и именно этим занимается текущее исследование. Они использовали гравитационное линзирование, чтобы составить карту гравитации Вселенной, 80% которой составляет темная материя. Видимые галактики и темная материя группируются вместе, создавая общую структуру Вселенной. Есть огромные черные пустоты, в которых ничего нет, и есть скопления материи с галактиками, газом и звездами. Цель состоит в том, чтобы составить карту этого распределения, чтобы увидеть, где находится все вещество во Вселенной.
Затем они сравнили эту карту с тем, что мы могли бы предсказать, основываясь на нашем нынешнем понимании законов физики. Они начали с карты того, где находилась вся материя через 350 000 лет после Большого взрыва, которая была составлена путем изучения космического фонового излучения. Затем они смоделировали, куда должна была деваться материя за последние 13,8 миллиардов лет, основываясь на теории относительности и других физических законах. Карта и модель были неточными на несколько процентов. Вселенная распределена более равномерно, чем предсказывают модели. Может показаться, что это немного, но физики привыкли иметь дело с высоким уровнем точности. Физические законы, как правило, очень надежны. Именно поэтому мы можем произвести расчеты и отправить зонд к Плутону, находящемуся на расстоянии 5 миллиардов километров, и прибыть точно туда, куда они предсказывали. Если бы зонд New Horizons отклонился от курса на несколько процентов, это стало бы катастрофой как для миссии, так и для нашего понимания соответствующих законов физики.
Вот почему физикам нравятся расхождения между предсказанными и наблюдаемыми явлениями, даже самые незначительные. Это означает, что происходит что-то, о чем мы не подозреваем. Это может быть эффект, который мы не учли, ошибка в плане эксперимента или методе наблюдения, а иногда и изменение нашего понимания законов физики. Первые два случая необходимо полностью исключить, прежде чем можно будет с уверенностью утверждать о существовании новой физики, и это становится все более редким явлением, но именно ради этого физики и живут.
Вспомните аномалию Pioneer – ускорение зондов Pioneer немного отличалось от того, что предсказывали ученые. Это крошечное несоответствие стало предметом тщательного изучения. В конце концов, оно было устранено и оказалось небольшой асимметрией в радиационном давлении из-за тепла, выделяемого зондами.
Текущая аномалия на карте темной материи, отклоняющаяся на несколько процентов, по сравнению с этим огромна. Опять же, необходимо рассмотреть первые две возможности. Возможно, мы чего-то не учитываем во Вселенной. Возможно, в модели была ошибка, или, возможно, либо измерения CBR, либо карта темной материи по какой-то причине не соответствует действительности. Новые независимые наблюдения и анализ результатов в физическом сообществе помогут решить эти проблемы. На данный момент еще слишком рано говорить об этом. Но если все подтвердится, то третья возможность – новая физика – станет наградой.
Би-би-си цитирует одного из авторов:
Доктор Найл Джеффри из Высшей нормальной школы в Париже, который составил карту по кусочкам, сказал, что результат представляет “реальную проблему” для физики.
“Если это несоответствие верно, то, возможно, Эйнштейн был неправ”, – сказал он в интервью BBC News. “Вы можете подумать, что это плохо, что, возможно, физика нарушена. Но для физика это чрезвычайно увлекательно. Это означает, что мы можем узнать что-то новое о том, как на самом деле устроена Вселенная”.
Также цитировались слова доктора Фрэнка, который работал над моделью, которая сейчас, похоже, подвергается сомнению:
“Я потратил свою жизнь, работая над этой теорией, и мое сердце подсказывает мне, что я не хочу, чтобы она рухнула. Но мой мозг подсказывает мне, что измерения были правильными, и мы должны рассмотреть возможность применения новой физики. Тут у меня внутри все сжимается, потому что у нас нет твердых оснований для исследований, потому что у нас нет физической теории, которая могла бы направлять нас. Это заставляет меня очень нервничать и бояться, потому что мы вступаем в совершенно неизведанную область, и кто знает, что мы там обнаружим”.
Я думаю, что эти цитаты отражают типичную реакцию ученых на подобные вещи. Конечно, это дестабилизирует, возможно, разочаровывает и даже немного пугает. Но они не могут опровергнуть данные, если они надежны, и, в конце концов, волнение по поводу возможности новых открытий берет верх. Кроме того, молодые ученые меньше доверяют старым моделям и больше стремятся изменить их с помощью новых открытий. Чего вы обычно не замечаете, так это отрицания и сокрытия фактов с целью защиты “статус-кво”. Ни один ученый никогда не становился знаменитым, защищая статус-кво. Отдельные ученые будут пытаться защитить свою любимую теорию, но всегда найдутся другие ученые, которые смогут опровергнуть ее, если того потребуют данные. В конце концов, либо данные на вашей стороне, либо нет.
Теперь мы ждем, как сообщество отреагирует на это новое исследование, и какие новые теории и наблюдения появятся на его основе.
