Ученые достигли беспрецедентной ясности в картировании расширения Вселенной и изучении темной энергии, загадочной силы, ускоряющей это расширение. Прорыв основан на анализе шести лет данных, собранных Камерой Темной Энергии (DECam) на 4-метровом телескопе Виктора М. Бланко Национального Научного Фонда США. Впервые четыре независимых метода изучения темной энергии были объединены, что удвоило точность предыдущих измерений.
Данные, Лежащие в Основе Открытия
Анализ охватывает 758 ночей наблюдений, покрывающих одну восьмую неба, проведенных в период с 2013 по 2019 год коллаборацией Dark Energy Survey (DES). 570-мегапиксельная DECam зафиксировала данные от ошеломляющих 669 миллионов галактик, некоторые из которых находятся на расстоянии миллиардов световых лет. Этот масштаб имеет решающее значение, поскольку понимание темной энергии требует наблюдения Вселенной в максимально возможных масштабах: эффекты тонки и становятся очевидными только при рассмотрении огромных космических расстояний.
Почему Темная Энергия Важна
Существование темной энергии впервые было намекнуто в 1998 году, когда астрономы обнаружили, что далекие сверхновые удаляются быстрее, чем ожидалось. Это означало не только то, что Вселенная расширяется, как обнаружил десятилетиями ранее Эдвин Хаббл, но и что ее расширение ускоряется. Темная энергия теперь составляет примерно 68% от общей энергии и материи Вселенной, но ее природа остается неизвестной.
Время господства темной энергии также имеет ключевое значение: она начала преобладать над гравитацией лишь между 3 и 7 миллиардами лет назад. Это говорит о том, что эволюция Вселенной — не простой линейный процесс, а включает в себя фазы, в которых разные силы играли главную роль.
Четыре Способа Изучения Невидимого
Анализ DES уникально объединил четыре метода для исследования темной энергии:
- Сверхновые Типа Ia: Изначальный инструмент открытия, по-прежнему жизненно важный для измерения расстояний во всей Вселенной.
- Слабое Гравитационное Линзирование: Тонкое искривление света при прохождении через массивные объекты, раскрывающее распределение темной материи и темной энергии.
- Скопления Галактик: То, как галактики группируются вместе, дает подсказки об основной космической структуре, на которую влияет темная энергия.
- Барионные Акустические Колебания (BAO): Остатки от ранней Вселенной, сохранившиеся в виде колебаний плотности, выступающие в качестве космической линейки для измерения расширения.
Перекрестная проверка этих четырех независимых методов значительно укрепила уверенность команды DES в их результатах.
Неожиданные Расхождения
Данные DES согласуются как со стандартной космологической моделью (Lambda Cold Dark Matter – LCDM), так и с более гибкой моделью, позволяющей темной энергии эволюционировать со временем (wCDM). Однако анализ выявил расхождение между наблюдаемыми скоплениями галактик и прогнозами обеих моделей.
Современные галактики, кажется, группируются иначе, чем ожидалось, исходя из измерений ранней Вселенной, что говорит о том, что современные космологические модели могут быть неполными. Это несоответствие, хотя и тонкое, становится все более заметным с каждым новым наблюдением.
Будущее Исследований Темной Энергии
Следующим шагом станет объединение данных DECam с наблюдениями из Legacy Survey of Space and Time (LSST) обсерватории Vera C. Rubin, которая каталогизирует около 20 миллиардов галактик. Это обеспечит еще более полное представление об истории Вселенной и поведении темной энергии.
«DES стала преобразующей силой, а обсерватория Vera C. Rubin продвинет нас еще дальше», — говорит Крис Дэвис из Национального научного фонда. Непревзойденный масштаб обсерватории Rubin обещает проверить наше понимание гравитации и открыть новые представления об истинной природе темной энергии.
Вселенная остается полной загадок, но эти открытия приближают нас как никогда к разгадке тайн ее ускоряющегося расширения.
