Стандартният модел на космологията (Lambda CDM, съкращение от Lambda Cold Dark Matter) е моделът, който понастоящем най-добре отговаря на астрофизическите и космологичните наблюдения. Този модел произтича от Общата теория на относителността и предполага, че Вселената се състои от обикновена материя, тъмна материя, лъчения и тъмна енергия.
От десетилетия се правят опити да се разбере по какъв начин тези компоненти са довели до появата на космическите обекти и структури, които наблюдаваме. Те включват клъстъри и суперклъстъри от галактики. Сега ново изследване показва, че отговорни за това са така наречените квантови флуктуации.
(Не)гаусови квантови флуктуации
Квантовите флуктуации са случайни, непредсказуеми и временни промени, които настъпват в свойствата на частиците и физическите системи на много малко, „квантово“ ниво. Тези изменения или флуктуации се дължат на вероятностния характер на субатомните частици и могат да се наблюдават дори при много ниски температури.
Стандартният космологичен модел предполага, че смущенията в плътността в ранната Вселена следват Гаусов профил на плътността, т.е. те са под формата на камбановидна крива, наречена Гаусова крива.
В научна работа, публикувана наскоро в списание Physical Review Letters, изследователи от Института „Нилс Бор“, Автономния университет в Мадрид и Парижката лаборатория за научни изследвания (CNRS) проучват възможността тези квантови флуктуации да създават негаусови експоненциални репери. Тоест разпределение, при което крайните области имат експоненциална форма, а не Гаусова. По този начин флуктуациите могат да имат преки последици за формирането на космическите структури.
Изключения от правилото
Експоненциалните репери, отговорни за формирането на структурите във Вселената, вече са изследвани в контекста на производството на първичните черни дупки.
В новото изследване се отбелязва, че те могат да играят ключова роля и при формирането на широкомащабни структури, и се посочва решение на други проблеми, свързани с модела Lambda CDM. Без да го разширяваме, тъй като той вече съдържа необходимите съставки за обяснение на тези аномални наблюдения. Хосе Мария Ескиага, един от изследователите, провели проучването, заяви:
„Въпросът за това как са се формирали структурите във Вселената е един от най-старите, но от началото на 80-те години на миналия век той придобива ново измерение. По това време учените осъзнаха невероятната връзка между по-малките и по-големите мащаби, при която квантовите флуктуации в ранната Вселена се разтягат от космическата инфлация, което води до формирането на галактиките и едромащабните структури във Вселената.“
От квантовите флуктуации до колапса на космическите обекти
По-специално изследователите са проучили възможността този механизъм да влияе върху колапса на по-големите обекти, като например халото от тъмна материя, в което впоследствие се образуват галактиките и галактическите купове.
Чрез изчисляване на някои фундаментални параметри, приемайки негаусови експоненциални репери, екипът установил, че първичната квантова дифузия действително може да увеличи броя на големите галактични купове чрез освобождаването на халото от тъмна материя.
Следващата важна стъпка е цялостното потвърждаване на прогнозите на този модел с експериментални данни. Новите наблюдения от космическия телескоп „Джеймс Уеб“ изглеждат в унисон с теоретичните прогнози на това изследване. Въпреки това ще трябва да изчакаме допълнителни потвърждения от астрономите, за да разберем напълно тяхната класификация, и да изчакаме те да потвърдят тези неочаквани популации.
