Коллаборация ACT (Atacama Cosmology Telescope) под руководством профессора космологии Блейка Шервина (Blake Sherwin) из Кембриджского университета подтвердила общую теорию относительности Эйнштейна, измерив искривление реликтового излучения из-за крупномасштабных структур в ранней Вселенной. Результаты исследования будут представлены на конференции Future Science with CMB x LSS в Институте теоретической физики Юкавы при Киотском университете. Пресс-релиз доступен на сайте Phys.org.
Астрономы использовали Космологический телескоп Атакамы (Чили) для наблюдений за космическим микроволновым фоном — тепловым излучением, которое было порождено в результате рекомбинации электронов и протонов с образованием первых атомов водорода, когда возраст Вселенной достигал 378 тысяч лет. В эпоху рекомбинации Вселенная, ранее заполненная непрозрачной плазмой, стала прозрачной, а у фотонов увеличилась длина свободного пробега, то есть расстояние, которое преодолевает частица без существенных изменений направления полета и энергии. Именно эти фотоны образуют реликтовое излучение, которое, в свою очередь, создает космической микроволновый фон.
Согласно общей теории относительности Эйнштейна, массивные тела искривляют пространство вокруг себя, изменяя траектории фотонов, испускаемых более далекими объектами. По степени искривления этих фоновых объектов можно определить массу небесных тел, находящихся на переднем плане, даже если они полностью невидимы. Этот метод, называемый гравитационным линзированием, позволяет изучать неактивные черные дыры, а также распределение темной материи, которая, по оценкам, составляет около 85 процентов массы всего вещества во Вселенной.
Ученые отследили, как крупномасштабные структуры в ранней Вселенной, содержащие темную материю, создают искажения в космическом микроволновом фоне, что позволило построить карту распределения массы. Оказалось, что комковатость вещества и скорость роста глобулярных структур за почти 14 миллиардов лет эволюции находятся в соответствии со стандартной космологической моделью, основанной на теории гравитации Эйнштейна.
Новое исследование решает противоречие, возникающее из недавних наблюдений за светом далеких звезд и галактик и известное как «Кризис космологии». Предполагалось, что темная материя более «гладкая», чем предсказывала стандартная космологическая модель, которую в ходе продолжительных дебатов предполагалось пересмотреть. Однако данные ACT, охватывающие реликтовое излучение, поступающее с почти четверти всего неба, указали на то, что крупномасштабные структуры на самом деле не являются гладкими.
