Галактики распределены во Вселенной неравномерно. Есть места, где они практически отсутствуют, они называются войдами. Ученые до сих пор имеют о них достаточно поверхностное представление, но новый космический телескоп, названный в честь Нэнси Грейс Роман позволит их рассмотреть как следует.
Космические войды
Наша Вселенная наполнена галактиками, простирающимися во всех направлениях, насколько это позволяют видеть наши приборы. Некоторые исследователи считают, что в наблюдаемой Вселенной существует около 2 трлн галактик. На первый взгляд, может показаться, что эти галактики расположены в пространстве хаотично, но это не так. Тщательное картографирование показало, что они распределены по поверхности гигантских космических «пузырей» диаметром до нескольких сотен миллионов световых лет. Внутри этих пузырей находится немного галактик, поэтому эти области называются космическими пустотами. Космический телескоп NASA «Нэнси Грейс Роман» позволит измерить эти пустоты с новой точностью, что даст нам информацию об истории расширения Вселенной.
«Способность Roman наблюдать большие участки неба на большой глубине, обнаруживая множество слабых и отдаленных галактик, революционизирует изучение космических полостей», — сказал Джованни Верза из Института Флетайрон и Нью-Йоркского университета, главный автор статьи, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal.
Темная энергия и исследование космических пустот
Космос состоит из трех основных компонентов: обыкновенной материи, темной материи и темной энергии. Гравитация обычной и темной материи пытается замедлить расширение Вселенной, в то время как темная энергия противодействует гравитации, ускоряя расширение Вселенной. Природа как черной материи, так и черной энергии на данный момент неизвестна. Ученые пытаются понять их, изучая их влияние на то, что мы можем наблюдать, например, распределение галактик в пространстве.
«Поскольку они относительно пусты, пустоты являются областями пространства, где доминирует темная энергия. Изучая пустоты, мы сможем установить мощные ограничения на природу темной энергии», — сказала соавтор исследования Алиса Пизани из CNRS (Французского национального центра научных исследований) во Франции и Принстонского университета в Нью-Джерси.
Чтобы определить, как Roman может исследовать пустоты, ученые рассмотрели один из возможных вариантов проекта Roman High-Latitude Wide-Area Survey, одного из трех основных совместных исследований, проводимых Roman. High-Latitude Wide-Area Survey будет направлен в сторону, противоположную плоскости нашей Галактики (отсюда и термин «высокая широта» в галактических координатах). Команда обнаружила, что это исследование должно быть способно выявить и измерить десятки тысяч космических полостей, некоторые из которых имеют размер только 20 млн световых лет. Такое множество полостей позволит ученым использовать статистические методы для определения того, как на их наблюдаемые формы влияют ключевые компоненты Вселенной.
Рецепт «космического торта»
Чтобы определить фактические 3D-формы полостей, астрономы будут использовать два типа данных из Roman — положение галактик на небе и их космологическое красное смещение, определяемое с помощью спектроскопических данных. Чтобы превратить красное смещение в физическое расстояние, астрономы делают предположения о составляющих Вселенной, включая силу темной энергии и то, как она могла эволюционировать со временем.
Пизани сравнила это с попыткой вывести рецепт торта (т.е. состав Вселенной) из конечного десерта, который вам подали. «Вы пытаетесь добавить правильные ингредиенты — правильное количество вещества, правильное количество темной энергии — а затем проверяете, выглядит ли ваш торт так, как должен. Если нет, это означает, что вы добавили неправильные ингредиенты».
В этом случае внешний вид «торта» является формой, полученной путем статистического наложения друг на друга всех полостей, обнаруженных Roman. В среднем, полости должны иметь сферическую форму, поскольку во Вселенной нет «преимущественного» места или направления (т.е. Вселенная является однородной и изотропной в больших масштабах). Это означает, что если наложение выполнено правильно, полученная форма будет идеально круглой (или сферически симметричной). Если нет, то вам придется скорректировать свой космический рецепт.
Охват неба телескопом Roman
Исследователи подчеркнули, что для изучения космических пустот в больших количествах обсерватория должна быть способна исследовать большой объем Вселенной, поскольку сами полости могут иметь размеры в десятки или сотни миллионов световых лет.
Спектроскопические данные, необходимые для изучения пустот, будут получены в результате проведения Романской высокоширотной широкомасштабной съемки, которая охватит около 2400 квадратных градусов неба или 12 000 полных месяцев. Она также сможет видеть более тусклые и отдаленные объекты, обеспечивая большую плотность галактик, чем дополняющие миссии, такие как Euclid Европейского космического агентства (ESA).
По материалам phys.org
