Vědci dosáhli nebývalé jasnosti při mapování expanze vesmíru a studiu temné energie, tajemné síly urychlující tuto expanzi. Průlom je založen na analýze šestiletých dat shromážděných kamerou Dark Energy Camera (DECam) na 4metrovém teleskopu Victora M. Blanca americké Národní vědecké nadace. Poprvé byly zkombinovány čtyři nezávislé metody pro studium temné energie, čímž se zdvojnásobila přesnost předchozích měření.
Data za objevem
Analýza pokrývá 758 nocí pozorování pokrývajících jednu osminu oblohy, provedených v letech 2013 až 2019 ve spolupráci Dark Energy Survey (DES). 570megapixelový DECam zachytil data z ohromujících 669 milionů galaxií, vzdálených několik miliard světelných let. Toto měřítko je kritické, protože pochopení temné energie vyžaduje pozorování vesmíru na největších možných měřítcích: účinky jsou jemné a projeví se pouze při zvažování obrovských kosmických vzdáleností.
Proč je temná energie důležitá
Existence temné energie byla poprvé naznačena v roce 1998, kdy astronomové zjistili, že vzdálené supernovy se vzdalují rychleji, než se očekávalo. To znamenalo nejen to, že se vesmír rozpínal, jak zjistil Edwin Hubble o desetiletí dříve, ale že se jeho rozpínání zrychlovalo. Temná energie nyní tvoří přibližně 68 % celkové energie a hmoty ve vesmíru, ale její povaha zůstává neznámá.
Klíčové je také načasování dominance temné energie: gravitaci začala dominovat teprve před 3 až 7 miliardami let. To naznačuje, že vývoj vesmíru není jednoduchý lineární proces, ale zahrnuje fáze, ve kterých hrály hlavní roli různé síly.
Čtyři způsoby, jak studovat neviditelné
Analýza DES jedinečně kombinuje čtyři metody pro studium temné energie:
- Supernovy typu Ia: Původní nástroj pro objevování, stále životně důležitý pro měření vzdáleností v celém vesmíru.
- Slabá gravitační čočka: Jemné ohýbání světla při průchodu masivními objekty, které odhaluje rozložení temné hmoty a temné energie.
- Galaxické kupy: Způsob, jakým se galaxie shlukují dohromady, poskytuje vodítka o základní kosmické struktuře, která je ovlivněna temnou energií.
- Baryonické akustické oscilace (BAO): Zbytky z raného vesmíru, uchované jako fluktuace hustoty, fungující jako kosmické pravítko pro měření expanze.
Křížová validace těchto čtyř nezávislých metod výrazně zvýšila důvěru týmu DES v jejich výsledky.
Neočekávané nesrovnalosti
Data DES jsou konzistentní jak se standardním kosmologickým modelem (Lambda Cold Dark Matter – LCDM), tak s flexibilnějším modelem, který umožňuje, aby se temná energie vyvíjela v průběhu času (wCDM). Analýza však odhalila rozpor mezi pozorovanými kupami galaxií a předpovědí obou modelů.
Moderní galaxie se na základě měření raného vesmíru shlukují jinak, než se očekávalo, což naznačuje, že současné kosmologické modely mohou být neúplné. Tento rozpor, i když nepatrný, je s každým novým pozorováním patrnější.
Budoucnost výzkumu temné energie
Dalším krokem bude spojení dat DECam s pozorováními z Legacy Survey of Space and Time (LSST) observatoře Vera C. Rubin, která katalogizuje asi 20 miliard galaxií. To poskytne ještě úplnější pochopení historie vesmíru a chování temné energie.
„DES byl transformační silou a observatoř Vera C. Rubin nás zavede ještě dále,“ říká Chris Davis z National Science Foundation. Bezprecedentní rozsah observatoře Rubin slibuje, že otestuje naše chápání gravitace a odhalí nové poznatky o skutečné povaze temné energie.
Vesmír zůstává plný záhad, ale tyto objevy nás přibližují více než kdy jindy k odhalení záhad jeho zrychlujícího se rozpínání.
