banner
Апр 27, 2020
73 Просмотров

«Элегантное» решение показывает, как вселенная получила свою структуру

'Elegant' solution reveals how the universe got its structure

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

A 10 – годовой опрос десятков тысяч галактик, сделанных с помощью телескопа Магеллана Бааде в обсерватории Лас-Кампанас в Карнеги в Чили, обеспечил новый подход к раскрытию этой фундаментальной тайны. Результаты, представленные Карнеги Дэниелом Келсоном, публикуются в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества .

“Как вы описываете неописуемое?” спрашивает Келсон. «Принимая совершенно новый подход к проблеме.»

«Наша тактика дает новые – и интуитивный – понимание того, как гравитация привела к росту 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 явления современной галактики.

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 участки 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 конструкции в одних местах, а не в других, были давней темой восхищения. Но до сих пор способности астрономов моделировать рост структуры во Вселенной за последние 13 миллиард лет столкнулся с математическими ограничениями.

«Гравитационные взаимодействия, происходящие между всеми частицами во вселенной, слишком сложный, чтобы объяснить простой математикой, – сказал Бенсон.

Итак, астрономы использовали математические приближения – которые скомпрометировали точность их моделей – или большие компьютерные моделирования, которые численно моделируют все взаимодействия между галактиками, но не все взаимодействия, происходящие между всеми частицами, что считалось слишком сложным.

'Elegant' solution reveals how the universe got its structure

«Основная цель нашего исследования состояла в том, чтобы подсчитать массу, присутствующую в звездах, найденных в огромной выборке далекой галактики 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, ныне из Uber Technologies, впервые продемонстрировала это. что рост отдельных протоструктур можно рассчитать и затем усреднить по всему пространству.

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

Они затем были в состоянии работать в обратном направлении и определить исходные 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 флуктуации плотности растут так же, как в реальной жизни. 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 Мулчи. «Но благодаря нашим телескопам Магеллана мы смогли выполнить 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 Национальной научно-исследовательской лаборатории оптической и инфракрасной астрономии NSF, добавил Келсон.


Article Tags:
Article Categories:
Интересно
banner

Добавить комментарий

101