Planety, hvězdy a další vesmírné objekty jsou tvořeny hmotou, stejně jako atomy, které existují i v našich vlastních tělech. Hmota však není vše, co tvoří vesmír, a v kosmickém měřítku je těžké přesně určit, kolik je normální hmoty a kolik něčeho jiného.

Tým vědců z Kalifornské univerzity v Riverside tvrdí, že provedl nejpřesnější měření množství normální hmoty ve vesmíru – a je to pouhých 31,5 %.

Jejich výzkum je podrobně popsán ve studii publikované tento týden v časopise The Astrophysical Journal. Výsledky by mohly vědcům pomoci pochopit, jak se vesmír vyvíjel – a z čeho se skládá jeho zbytek.

Vědci se domnívají, že vesmír se skládá ze tří věcí: normální hmoty, temné hmoty a temné energie. Normální hmota jsou atomy, které tvoří všechny vesmírné objekty ve vesmíru, přesto tvoří nejmenší část vesmíru.

Ve skutečnosti je většina vesmíru tvořena temnou energií. Temná energie teoreticky tvoří asi 70 % vesmíru, ale navzdory jejímu množství nebyla temná energie nikdy přímo pozorována ani změřena.

Zbytek vesmíru tvoří temná hmota. Je to chybějící hmota, která svou gravitační silou drží veškerou hmotu, galaxie a hvězdy na místě.

Vzhledem k záhadné a, no, temné povaze temné energie a temné hmoty je těžké přesně určit, jakou část vesmíru tvoří.

Pro výpočet množství normální hmoty ve vesmíru se tým autorů nové studie zaměřil na největší struktury vesmíru – kupy galaxií.

Kkupiny galaxií se skládají ze stovek až tisíců galaxií, které jsou vzájemně gravitačně propojeny. Vznikají z hmoty, která se během miliard let zhroutila pod tíhou vlastní gravitace, takže počet dnes pozorovaných kup koreluje s celkovým množstvím hmoty ve vesmíru.

„Vyšší podíl hmoty by měl za následek větší počet kup,“ uvedl Mohamed Abdullah, postgraduální student na katedře fyziky a astronomie UCR a hlavní autor nové studie. „Úkolem ‚Goldilocks‘ pro náš tým bylo změřit počet kup a poté určit, která odpověď je ‚tak akorát‘.“

Tým, který stojí za novou studií, vytvořil katalog kup galaxií a porovnal počet kup v jejich katalogu se simulacemi kup, aby určil celkové množství běžné hmoty. Tímto způsobem vypočítali nejlepší kombinovanou hodnotu normální hmoty na úrovni 31,5 % celkového množství hmoty a energie ve vesmíru.

Zbývajících 68,5 % je podle studie temná energie.

Poznání temné energie je pro naše pochopení vesmíru klíčové. Tato temná síla je zodpovědná za zrychlující se tempo rozpínání vesmíru a svou silnou gravitační silou táhne galaxie od sebe.

Když vědci získají lepší představu o rychlosti rozpínání vesmíru, získají také lepší přehled o tom, jak se vesmír v průběhu času vyvíjel a kde to všechno začalo.

Abstrakt: Odvozujeme kosmologická omezení hustoty hmoty, , a amplitudy fluktuací, , pomocí , katalogu 1800 kup galaxií, které jsme identifikovali v souboru spektroskopických dat Sloan Digital Sky Survey-DR13 pomocí naší techniky GalWeight k určení příslušnosti ke kupám. Analýzou podvzorku 756 kup v rozsahu červených posuvů 0,045 ≤ z ≤ 0,125 a viriálních hmotností M ≥ 0,8 × 1014 se středním červeným posuvem z = 0,085 jsme získali (systematický) a (systematický), přičemž vztah normalizace kup . Náš přístup má několik unikátních aspektů: používáme největší soubor spektroskopických dat, který je v současné době k dispozici, a členství přiřazujeme pomocí techniky GalWeight, která, jak jsme ukázali, je velmi účinná při současné maximalizaci počtu bona fide členů hvězdokupy a minimalizaci počtu kontaminujících interlokátorů. Navíc namísto použití škálovacích vztahů počítáme hmotnosti shluků individuálně pomocí viriálního odhadu hmotnosti. Jelikož se jedná o katalog hvězdokup s nízkým středním posuvem, nemusíme přijímat žádné předpoklady o vývoji kosmologických parametrů ani o vlastnostech samotných hvězdokup. Naše omezení a jsou konzistentní a velmi konkurenceschopná s omezeními získanými z kosmologických sond, které se netýkají hvězdokup, jako je kosmické mikrovlnné pozadí, baryonová akustická oscilace (BAO) a supernovy. Společná analýza našich dat z klastrů s daty Planck18+BAO+Pantheon dává a .

.