Вселенная наполнена миллиардами галактик, однако распределены они по ней совсем не однородно. Почему сегодня мы наблюдаем так много подобных структур во Вселенной, каким образом все это формировалось и росло?

Обзор десятков тысяч галактик, сделанный в течение 10 лет с помощью телескопа Магеллана Бааде в обсерватории Лас-Кампанас в Чили, приоткрыл завесу этой фундаментальной тайны. Результаты работы ученого Карнеги Дэниела Келсона, были опубликованы в ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества.

Исследование под названием Redshift Carnegie-Spitzer-IMACS было разработано для изучения взаимосвязи между ростом галактики и окружающей средой в течение 9 миллиардов лет, когда были определены появления современных галактик.

Первые галактики были сформированы через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва, в тот момент, когда Вселенная была переполнена чрезвычайно энергичными частицами. Когда этот материал расширился от первоначального взрыва, он остыл, а частицы объединились в нейтральный газообразный водород.

Некоторые скопления оказались более плотными, чем другие, и, в конце концов, их гравитация преодолела внешнюю траекторию Вселенной, и материал разрушился, образуя первые скопления и структуры в космосе.

Различия в плотности, которые позволяли формировать большие и малые структуры в одних местах, а не в других, являются давней темой обсуждения в научной среде. Однако, до сих пор способности астрономов моделировать рост структуры во Вселенной за последние 13 миллиардов лет сталкивались с математическими ограничениями.

Таким образом, астрономы либо использовали математические приближения, которые ставили под угрозу точность их моделей, либо большие компьютерные симуляции, которые численно моделировали все взаимодействия между галактиками, но не все взаимодействия, происходящие между всеми частицами, что считалось слишком сложным.

«Основная цель нашего исследования состояла в том, чтобы подсчитать массу звезд, присутствующих в огромной выборке далеких галактик, и затем использовать эту информацию, чтобы сформулировать новый подход к пониманию того, как структура сформировалась во вселенной», — объяснил Келсон.

Исследовательская группа, в которую также вошли Луи Абрамсон из Карнеги, Шеннон Патель, Стивен Шектман, Алан Дресслер, Патрик Маккарти и Джон С. Мулчи, а также Рик Уильямс из Uber Technologies, впервые продемонстрировали, что рост отдельных протоструктур может быть рассчитан, а затем усреднен по всему пространству.

Исследование показало, что более плотные сгустки росли быстрее, а менее плотные сгустки росли медленнее. Кроме того, ученые определили первоначальные распределения и скорости роста флуктуаций плотности, которые в конечном итоге стали крупномасштабными структурами, указывающими на распределение галактик.