Результати, отримані за даними спостережень обсерваторії високих енергій, приголомшують космологів. Зокрема, дослідження понад 5000 скупчень галактик знімає напругу в стандартній космологічній моделі.
Наукова група (консорціум) рентгенівської обсерваторії eROSITA нещодавно опублікувала набір даних із 900 000 різних джерел високої енергії — найбільший каталог рентгенівських знімків, який науковці оприлюднювали коли-небудь. Окрім каталогу, консорціум також опублікував серію наукових робіт, що охоплюють широкий спектр тем, зокрема одне дослідження під керівництвом Вітторіо Джірардіні (Vittorio Ghirardini) з Інституту позаземної фізики Макса Планка (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, MPE) в Німеччині, яке стосується еволюції найбільших структур у Всесвіт.
Група Джірардіні вивчала масу 5259 скупчень галактик, що їх спостерігала eROSITA, і як ці маси змінювалися з часом, щоб визначити різні параметри в стандартній космологічній моделі.
На цьому зображенні показано скупчення галактик, виявлених eROSITA під час її першого огляду всього неба. На зображенні подано скупчення, нанесені на мапу половини неба, яке оглядала eROSITA. Колір скупчення вказує на його червоне зміщення або відстань (до 9 мільярдів років у минулому). Розмір цяток вказує на видиму рентгенівську яскравість скупчення. Авторські права на зображення: MPE / J. Sanders (для консорціуму eROSITA). Фото з сайту https://skyandtelescope.org.
Ця модель, яку також називають модель лямбда-холодної темної матерії (Lambda Cold Dark Matter, LCDM), пояснює еволюцію Всесвіту на підставі трьох основних компонентів: темна енергія, що описується сталою лямбда; холодна темна матерія; і звичайна матерія.
«Дослідники розглядають комбінацію того, як кожне скупчення галактик заломлює світло за собою, і наскільки яскраво газ всередині скупчення випромінює рентгенівські промені. Ці дані вони використовують, щоб оцінити, яка маса може бути в кожному окремому скупченні. Потім вони підсумовують всю цю масу», — коротко пояснив Каллан Говлетт (Cullan Howlett) з Квінслендського університету (Австралія), який не входить до складу консорціуму.
Цей метод відрізняється від попередніх досліджень, у яких використовували слабке гравітаційне лінзування. Суть методу в тому, щоб спостерігати за тим, як масивні скупчення заломлюють світло, що іде від галактик тла (ті, що лежать значно далі від скупчення галактик — Ред.). Наслідком такого заломлення є незначна зміна форми цих далеких галактик. Масу скупчення визначають на основі статистичного аналізу змін форми. Дослідники запевняють: визначення речовини, яка випромінює рентгенівські промені, є більш точним методом вимірювання маси скупчення, ніж слабке лінзування, яке може бути схильним до систематичних помилок.
Групу Джірардіні цікавило, як густина речовини розподіляється у великих масштабах. Астрономи кількісно визначають цей розподіл за параметром, який називається сигма-8 (σ8). Вищі значення σ8 вказують на ділянки Всесвіту, де матерія скупчується більше. Натомість нижчі значення цього параметра відповідають більш плавному розподілу матерії.
Раніше здавалося, що галактики скупчуються в ранньому Всесвіті інакше, ніж у теперішньому, або близькому до нас Всесвіті. Цю розбіжність назвали напругою σ8. Але eROSITA не бачить жодних її ознак.
«Цікаво, що ми не бачимо жодного натяку на напругу σ8, — сказала Есра Бюльбюль (Esra Bulbul) з Інституту Макса Планка, — або будь-яких відхилень від стандартної моделі космології, моделі холодної темної матерії з компонентом темної енергії (LCDM)».
Наразі eROSITA — єдиний зонд, що спостерігає відносно близький Всесвіт, який не повідомляє про цю напругу. Дослідження також отримало жорсткіші обмеження на інші параметри в моделі LCDM, такі як рівняння стану темної енергії; вони виявили, що значення w становить від -1 до -1,24. Значення w визначає природу темної енергії, і різні значення мають різні наслідки для долі Всесвіту. Бюльбюль каже, що це найточніший результат вимірювання w, визначений за даними спостережень космічного зонда. Значення узгоджується (в межах похибок для обох вимірювань) з нещодавнім результатом, отриманим колаборацією «Огляд темної енергії» (Dark Energy Survey).
Цей графік показує обмеження, накладені на загальну густину матерії у Всесвіті та параметр σ8. Обмеження, визначене зі спостережень скупчень галактик обсерваторією eROSITA виділено помаранчевим кольором, обмеження, виявлені завдяки вивченню космічного мікрохвильового фону (космічний зонд «Планк»), — синім. Дані, отримані на підставі слабкого лінзування (DES+KiDS), — сірим, а від обчислення кількості скупчень (SPT) — чорним. Авторські права на зображення MPE / V. Ghirardini (для консорціуму eROSITA). Фото з сайту https://skyandtelescope.org.
Це новаторське космологічне дослідження є лише однією з майже 50 нових наукових публікацій, які нещодавно оприлюднив німецький консорціум eROSITA. До його складу входять приблизно 250 вчених, зібраних у 12 робочих груп. Проєкти консорціуму широкомасштабні: вплив рентгенівського опромінення на планети; аналіз мерехтіння надмасивних чорних дір; відкриття гігантської нитки теплого газу, що тягнеться між двома галактиками, та двох чорних дір, що квазіперіодично спалахують. Усе це лише за перші шість місяців дослідження!
«Наукова широта та вплив огляду є досить приголомшливими; це важко описати кількома словами», — сказала представник консорціуму Мара Сальвато (Mara Salvato) з Інституту Макса Планка. «Але статті, опубліковані науковцями, говоритимуть самі за себе».
Інструмент eROSITA, створений Інститутом позаземної фізики Макса Планка в Німеччині, є частиною Spectrum-Roentgen-Gamma (Spectrum-Roentgen-Gamma, SRG), астрофізичної космічної обсерваторії високих енергій, яка була запущена 13 липня 2019 року. Спільний проєкт Росії та Німеччини має два рентгенівські телескопи, одним з яких є eROSITA. Однак роботу німецького телескопа призупинено з лютого 2022 року.
Справді, новий каталог eROSITA є ще примітнішим, зважаючи на те, що всі ці дані отримані лише з першого з восьми запланованих оглядів усього неба. (Кілька послідовних оглядів неба дають змогу телескопу глибше досліджувати ранній Всесвіт.) Пощастило, що телескоп виявився таким плідним, бо у відповідь на вторгнення Росії в Україну Німеччина перевела телескоп у сплячий режим. Лише чотири з половиною огляди всього неба було виконано, і неясно, чи зможе місія коли-небудь завершити решту.
За інф. з сайту https://skyandtelescope.org
