Было установлено, что материя составляет 31% от общего количества материи и энергии во Вселенной.

Один из самых интересных и важных вопросов космологии: «Сколько материи во Вселенной?» Международной команде, в которую вошли ученые из Университета Тиба, уже во второй раз удалось измерить общее количество вещества. Сообщить в Астрофизический журналКоманда обнаружила, что материя составляет 31% от общего количества материи и энергии во Вселенной, а остальная часть состоит из темной энергии.

«Космологи полагают, что только около 20% всей материи состоит из обычной или «барионной» материи, в которую входят звезды, галактики, атомы и жизнь», — объясняет первый автор доктор Мохамед Абдалла, исследователь Национального исследовательского института астрономии и геофизики. -Египет, Университет Тиба, Япония. «Около 80% его состоит из темной материи, загадочная природа которой пока не известна, но которая может состоять из каких-то субатомных частиц, еще не открытых».

«Команда использовала проверенную технику для определения общего количества материи во Вселенной, которая заключалась в сравнении наблюдаемого числа и массы скоплений галактик на единицу объема с предсказаниями численного моделирования», — говорит соавтор Джиллиан Уилсон из Университета Абдуллы. . Бывший научный руководитель, профессор физики и вице-канцлер по исследованиям, инновациям и экономическому развитию Калифорнийского университета в Мерседе.

«Количество скоплений, наблюдаемых в настоящее время, так называемая «обилие скоплений», очень чувствительно к космическим условиям и, в частности, к общему количеству материи».

«Более высокая доля общей материи во Вселенной приведет к образованию большего количества скоплений», — говорит Анатолий Клепин из Университета Вирджинии. «Но трудно точно измерить массу любого скопления галактик, поскольку большая часть материи темная, и мы не можем увидеть ее напрямую в телескопы».

Чтобы преодолеть эту трудность, команде пришлось использовать косвенный индикатор массы кластера. Они полагались на тот факт, что более массивные скопления содержат больше галактик, чем менее массивные (отношение массового богатства: MRR). Поскольку галактики состоят из светящихся звезд, количество галактик в каждой группе можно использовать как способ косвенного определения их общей массы.

Измерив количество галактик в каждом скоплении в выборке Слоановского цифрового обзора неба, команда смогла оценить общую массу каждого скопления. Затем они смогли сравнить наблюдаемое количество и массу скоплений галактик на единицу объема с предсказаниями численного моделирования.

Наилучшим совпадением между наблюдениями и моделированием оказалась Вселенная, состоящая на 31% из общего количества материи, и это значение прекрасно согласуется с полученным с помощью наблюдений космического микроволнового фона (CMB) со спутника Планк. Стоит отметить, что CMB – это полностью независимая технология.

«Нам удалось провести первое измерение плотности материи с помощью MRR, что прекрасно согласуется с тем, что команда Планка получила с помощью метода CMB», — говорит Томоаки Исияма из Университета Тиба. «Эта работа также показывает, что численность скоплений является конкурентоспособным методом ограничения космологических параметров и дополняет некластерные методы, такие как анизотропия реликтового излучения, барионные акустические колебания, сверхновые типа Ia или гравитационное линзирование».

Команда считает своим достижением то, что она первой успешно применила спектроскопию — метод, который разделяет излучение на ряд отдельных полос или цветов, чтобы точно определить расстояние до каждого скопления и истинных галактик-членов, гравитационно связанных с скоплением, а не с галактиками. . Навязчивый задний или передний план вдоль линии взгляда.

Предыдущие исследования, в которых пытались использовать MRR, опирались на более примитивные и менее точные методы визуализации, такие как использование изображений неба, сделанных на определенных длинах волн, для определения расстояния до каждого скопления и того, какие близлежащие галактики были фактическими членами.

Статья опубликована в Астрофизический журналне только показывает, что метод MRR является мощным инструментом для определения космологических параметров, но также объясняет, как его можно применять к новым наборам данных, доступным в результате больших, широких и глубоких изображений, а также спектроскопических исследований галактик, например, выполненных с помощью телескопа Subaru. , «Обзор темной энергии» и «Спектроскопический инструмент Темная энергия», телескоп «Евклид», телескоп «Аэроцета» и космический телескоп «Джеймс Уэбб».