Введение

Недавние исследования позволили ученым получить более ясное представление о расширении вселенной и загадочной силе темной энергии, которая ускоряет этот процесс. Это стало возможным благодаря анализу шести лет данных, собранных с помощью Темной Энергетической Камеры (DECam), установленной на телескопе Виктора М. Бланко.

Данные и методы исследования

В ходе исследования было проанализировано 758 ночей наблюдений одной восьмой части небесной сферы в рамках Темной Энергетической Программы (DES), проводимой с 2013 по 2019 год. Камера с разрешением 570 мегапикселей зафиксировала информацию о 669 миллионах галактик, находящихся на миллиарды световых лет от Земли.

Объединение методов исследования

Это исследование стало первым примером объединения четырех различных методов изучения темной энергии. Полученные результаты вдвое усилили ограничения на влияние темной энергии, что является важным шагом к раскрытию истинной природы этой загадочной силы, доминирующей во вселенной.

Реджина Рамейка, заместитель директора Офиса физики высоких энергий в Министерстве энергетики США, отметила: «Результаты DES проливают новый свет на наше понимание вселенной и ее расширения. Они демонстрируют, как долгосрочные инвестиции в исследования и объединение различных типов анализа могут помочь разгадать некоторые из величайших тайн вселенной».

Расширение вселенной и темная энергия

Первоначальные намеки на существование темной энергии были обнаружены в 1998 году, когда две группы астрономов наблюдали за далекими сверхновыми звездами. Они выяснили, что чем дальше находилась звезда, тем быстрее она удалялась от Земли. Это не только подтвердило, что вселенная расширяется, как предполагал Эдвин Хаббл, но также шокировало ученых, показав, что это расширение ускоряется.

Темная энергия отвечает за около 68% общего бюджета энергии и материи во вселенной. Учеными было установлено, что темная энергия не всегда оказывала такое доминирующее влияние в 13,8 миллиарда лет существования вселенной; ее эффект начал преобладать над притяжением гравитации только между 3 и 7 миллиардами лет назад.

Методы анализа и результаты

В этом новом анализе были использованы сверхновые типа Ia, а также три других метода изучения космической структуры и расширения. К ним относятся:

• Слабое гравитационное линзирование: эффект, при котором свет от фонового источника искривляется, проходя мимо объекта с большой массой.
• Кластеризация галактик: исследование группировки галактик в пространстве.
• Барионные акустические колебания: флуктуации плотности в ранней вселенной, вызванные звуковыми волнами, замороженными в пространстве примерно через 380 000 лет после Большого Взрыва.

Член DES Юаньюань Чжан отметил: «Невероятно видеть эти результаты на основе всех данных и четырех методов, которые DES планировал. Это было бы только мечтой, когда DES начал сбор данных, а теперь эта мечта сбылась».

Сравнение с космологическими моделями

Используя данные DECam и описанные методики, команда DES восстановила распределение материи за последние 6 миллиардов лет космической истории. Результаты были сопоставлены с двумя основными космологическими моделями: стандартной моделью космологии (LCDM), в которой темная энергия стабильна со временем, и расширенной моделью (wCDM), в которой темная энергия может эволюционировать.

Результаты DES хорошо соответствовали обеим моделям, но один параметр оказался несоответствующим: как материя в современной вселенной, согласно измерениям ранней вселенной, должна группироваться. Эти результаты подтвердили, что современные галактики не группируются так, как предсказывают модели LCDM и wCDM, и разрыв между наблюдениями и теорией стал еще более заметным.

Будущее исследований

Следующий шаг для DES заключается в объединении данных DECam с наблюдениями около 20 миллиардов галактик из недавно завершенной обсерватории Веры К. Рубин, когда она начнет свое десятилетнее исследование пространства и времени (LSST). Это должно предоставить еще более ясное представление о истории вселенной и природе темной энергии.

Крис Дэвис, директор программы Национального научного фонда, отметил: «DES стал преобразующим, а обсерватория Веры К. Рубин продвинет нас еще дальше. Невиданное ранее исследование южного неба позволит провести новые тесты гравитации и пролить свет на темную энергию».

Заключение

Исследования, проведенные с помощью DECam, открывают новые горизонты в понимании темной энергии и расширения вселенной. Это шаг к разгадке одной из величайших тайн космоса, и дальнейшие исследования, такие как LSST, обещают принести еще больше захватывающих открытий в будущем.