Вчені досягли безпрецедентної ясності у картографуванні розширення Всесвіту та вивченні темної енергії, таємничої сили, яка прискорює це розширення. Прорив ґрунтується на аналізі шестирічних даних, зібраних камерою темної енергії (DECam) на 4-метровому телескопі Віктора М. Бланко Національного наукового фонду США. Вперше було об’єднано чотири незалежні методи дослідження темної енергії, що подвоїло точність попередніх вимірювань.
Дані за відкриттям
Аналіз охоплює 758 ночей спостережень, що охоплюють одну восьму неба, проведених між 2013 і 2019 роками спільнотою Dark Energy Survey (DES). 570-мегапіксельна камера DECam зібрала дані з приголомшливих 669 мільйонів галактик, віддалених на відстань до мільярдів світлових років. Цей масштаб має вирішальне значення, оскільки для розуміння темної енергії необхідно спостерігати за Всесвітом у якомога більших масштабах: ефекти незначні й стають очевидними лише при розгляді величезних космічних відстаней.
Чому темна енергія важлива
На існування темної енергії вперше натякнули в 1998 році, коли астрономи виявили, що далекі наднові віддаляються швидше, ніж очікувалося. Це означало не тільки те, що Всесвіт розширювався, як Едвін Хаббл відкрив десятиліттями раніше, але й те, що його розширення прискорювалося. Зараз темна енергія становить приблизно 68% загальної енергії та матерії у Всесвіті, але її природа залишається невідомою.
Час домінування темної енергії також є ключовим: вона почала домінувати над гравітацією лише між 3 і 7 мільярдами років тому. Це свідчить про те, що еволюція Всесвіту не є простим лінійним процесом, а включає фази, в яких різні сили відігравали важливу роль.
Чотири способи вивчення невидимого
Аналіз DES унікальним чином поєднує чотири методи дослідження темної енергії:
- Наднові типу Ia: Оригінальний інструмент відкриття, який досі є життєво важливим для вимірювання відстаней у Всесвіті.
- Слабке гравітаційне лінзування: тонке викривлення світла, яке проходить через масивні об’єкти, виявляючи розподіл темної матерії та темної енергії.
- Скупчення галактик: спосіб скупчення галактик дає підказки про базову космічну структуру, на яку впливає темна енергія.
- Баріонові акустичні коливання (BAO): Залишки раннього Всесвіту, що збереглися як коливання щільності, діючи як космічна лінійка для вимірювання розширення.
Перехресна перевірка цих чотирьох незалежних методів значно підвищила впевненість команди DES у їхніх результатах.
Неочікувані розбіжності
Дані DES узгоджуються як зі стандартною космологічною моделлю (лямбда-холодна темна матерія – LCDM), так і з більш гнучкою моделлю, яка дозволяє темній енергії розвиватися з часом (wCDM). Однак аналіз виявив розбіжність між спостережуваними скупченнями галактик і передбаченнями обох моделей.
Сучасні галактики, здається, скупчуються інакше, ніж очікувалося на основі вимірювань раннього Всесвіту, що свідчить про те, що поточні космологічні моделі можуть бути неповними. Ця невідповідність, хоч і незначна, стає помітнішою з кожним новим спостереженням.
Майбутнє досліджень темної енергії
Наступним кроком буде об’єднання даних DECam із спостереженнями з огляду простору та часу (LSST) обсерваторії Віри К. Рубін, в якому каталогізовано близько 20 мільярдів галактик. Це забезпечить ще більш повне розуміння історії Всесвіту та поведінки темної енергії.
«DES був трансформаційною силою, і обсерваторія Віри К. Рубін приведе нас ще далі», — каже Кріс Девіс з Національного наукового фонду. Безпрецедентний масштаб обсерваторії Рубіна обіцяє перевірити наше розуміння гравітації та відкрити нове розуміння справжньої природи темної енергії.
Всесвіт залишається повним таємниць, але ці відкриття наближають нас як ніколи до розгадки таємниць його прискореного розширення.
