Mithilfe von Supercomputern hat ein Team von Physikern die Diskrepanz zwischen Beobachtungen des Universums und theoretischen Vorhersagen über seine Struktur bestätigt.
Das Team nutzte PRIYA, eine Reihe von Simulationen, die optische Lichtdaten aus zwei Durchmusterungen nutzen, um kosmologische Parameter zu verfeinern und die Grenzen der Messungen des Universums und seiner Entwicklung zu bestimmen. Die Forschung des Teams veröffentlicht Anfang dieses Monats in Zeitschrift für Kosmologie und Astroteilchenphysik.
Mit PRIYA untersuchte das Team Spektrogramme, bei denen es sich um Bilder von Wasserstoffemissionslinien im Universum handelt. Spektrogrammerfassung Hutan Lyman-Alphaeine Ansammlung dichter Absorptionslinien im Spektrum eines Quasars, der hellsten Lichtquelle im Universum.
Im Spektrogramm des Teams stellen die fehlenden Frequenzspitzen „Atome und Moleküle dar, auf die das Licht unterwegs trifft“, sagte Simeon Bird, Physiker an der UC Riverside und einer der Autoren der Studie, in einer Erklärung der Universität. freigeben„Da jede Atomart Licht auf besondere Weise absorbiert und eine Art Signatur im Spektrogramm hinterlässt, ist es möglich, ihre Anwesenheit zu verfolgen, insbesondere Wasserstoff, das am häufigsten vorkommende Element im Universum“, fügte er hinzu.
Dunkle Materie ist ein allgemeiner Begriff für etwa 27 % des Universums. Er trägt seinen Namen, weil er nie direkt beobachtet wurde, seine Existenz jedoch deutlich an seinen Gravitationseffekten erkennbar ist. Instrumente wie das Euclid-Weltraumteleskop sammeln Daten, die den dunklen Aufbau des Universums enthüllen können.
Gleichzeitig reduzieren bodengestützte Instrumente wie das DM-Radio-Projekt langsam den potenziellen Massenbereich von Teilchen, die für Dunkle Materie verantwortlich sein könnten. Einige beliebte Kandidaten für Dunkle Materie sind unter anderem Weakly Interacting Massive Particles (WIMP), Axiome und versteckte (oder dunkle) Photonen.
Die Kartierung der Verteilung der Dunklen Materie im gesamten Universum kann auch Aufschluss darüber geben, wie gut theoretische Modelle des Universums mit Beobachtungsdaten übereinstimmen. In ihrer neuesten Forschung enthüllte Lyman-Alpha Forest die Position der Dunklen Materie im Universum.
„Dunkle Materie hat Schwerkraft, also hat sie Gravitationspotential“, sagte Bird. „Wasserstoffgas fällt hinein und Sie verwenden es als Tracer für dunkle Materie.“
Das Team nutzte sein Modell, um die Konzentration dunkler Materie im Universum zu überwachen, aber auch, um Unterschiede zwischen Beobachtungen des Kosmos und theoretischen Vorhersagen seiner Struktur zu untersuchen.
Bird bringt zwei Hauptgedanken vor, warum die beiden möglicherweise nicht kompatibel sind. Eine Möglichkeit besteht darin, dass supermassive Schwarze Löcher im Kern von Galaxien die Berechnungen des Teams über die Struktur des Universums durcheinander bringen, während eine andere Möglichkeit darin besteht, dass neue, noch unentdeckte Physik im Spiel ist.
„Wenn dies in zukünftigen Datensätzen nachgewiesen wird, dann ist es wahrscheinlich, dass es sich um ein neues Teilchen oder eine neue Art von Physik handelt und nicht um ein Schwarzes Loch, das unsere Berechnungen durcheinander bringt“, sagte Bird.
Mit anderen Worten: Es werden mehr Daten benötigt, um eines der größten ungelösten Geheimnisse des Universums zu lüften. Glücklicherweise verfügen wir derzeit über viele Observatorien, die solche Daten sammeln möchten.
