Самая большая и наиболее подробная 3D-карта Вселенной из когда-либо созданных была представлена, ознаменовав завершение пятилетнего научного марафона. На этой неделе 5000 волоконно-оптических глаз прибора DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) устремились на участок неба рядом с Малой Медведицей. Эти наблюдения стали последними частями поразительно масштабной «компьютерной томографии» Вселенной, которую учёные медленно собирали воедино с 2021 года.
В общей сложности обзор DESI охватывает более 47 миллионов галактик и 20 миллионов дополнительных звёзд. Это объединяет наблюдения за более чем в шесть раз большим количеством галактик и квазаров (ярких сигналов от чёрных дыр), чем все предыдущие измерения вместе взятые. Свет от самых далёких галактик имеет возраст более 11 миллиардов лет, почти достигая времени рождения Вселенной.
Доктор Сешадри Надатур, исследователь из Портсмутского университета и сопредседатель рабочей группы DESI по кластеризации галактик и квазаров, говорит: «Трудно переоценить, насколько важна эта карта галактик DESI для космологии. Мы лишь поверхностно коснулись материала, и мне не терпится узнать, что ещё мы сможем понять».
Как создавалась карта
Каждую ночь на протяжении последних пяти лет каждый из 5000 глаз DESI наводился на разные крошечные источники света на небе. Роботизированные руки юстировали каждую линзу с точностью до 10 микрон (меньше толщины волоса), переключаясь на новую точку каждые 20 минут. Собранный свет измерялся и разделялся на составляющие цвета с помощью десяти спектрографов, чтобы выявить положение, скорость и химический состав каждого объекта. Результатом стала трёхмерная карта Вселенной вокруг Земли поразительной детализации, точности и масштаба. Единственные области, скрытые от обзора, — это участки неба, где толстый край Млечного Пути блокирует свет от более далёких звёзд, видимые на карте как чёрные клинья.
Что это значит для науки о тёмной энергии
Коллаборация DESI, объединившая более 900 учёных из 70 учреждений по всему миру, была создана для разгадки тайн тёмной энергии — невидимой силы, составляющей около 70% Вселенной и ответственной за её ускоренное расширение. Данные первых трёх лет обзора показали, что тёмная энергия, которую раньше считали постоянной величиной, на самом деле может меняться. Поскольку рождение и конечная гибель Вселенной зависят от баланса между материей и тёмной энергией, это революционное открытие могло перевернуть всё, что учёные знали о космосе.
Теперь, имея больше данных, чем когда-либо, учёные надеются, что полная карта покажет, является ли эволюция тёмной энергии более значительной или менее значительной, чем они думали. Коллаборация немедленно приступит к обработке собранных данных, а первые результаты о тёмной энергии по итогам полного пятилетнего обзора DESI ожидаются в 2027 году.
Невероятная эффективность и новые горизонты
Удивительно, но DESI завершил свои наблюдения досрочно и собрал гораздо больше данных, чем ожидали учёные. Первоначальный план состоял в наблюдении 34 миллионов галактик и квазаров. Однако сканирование оказалось настолько эффективным, что астрономы успели повторно посетить одни и те же области несколько раз, выявив ещё больше деталей.
Доктор Майкл Леви, директор DESI и учёный из Berkeley Lab, говорит: «Пятилетний обзор DESI был впечатляюще успешным. Инструмент работал лучше, чем ожидалось. Мы отпразднуем завершение первоначального обзора, а затем приступим к обработке данных, потому что нам всем любопытно, какие новые сюрпризы нас ждут».
Начиная с 2028 года, учёные планируют расширить площадь обзора примерно на 20%, чтобы покрыть 17 000 квадратных градусов неба. Для сравнения: Луна покрывает всего 0,2 квадратных градуса, а всё небо занимает более 41 000 квадратных градусов. DESI придётся приблизиться к переполненной плоскости Млечного Пути и продвинуться дальше на юг, где на пути стоит больше земной атмосферы. Это сделает новые наблюдения значительно более сложными, но учёные, стоящие за проектом, оптимистично настроены и считают, что их инструмент способен справиться с этой задачей.
Учёные планируют использовать DESI для повторного изучения ранее нанесённых на карту областей в поисках нового класса галактик, известных как «яркие красные галактики». Исследователи также будут изучать близлежащие карликовые галактики и звёздные потоки — полосы звёзд, оторванных от меньших галактик гравитацией Млечного Пути, в надежде узнать больше о тёмной энергии.
Стефани Жюно, адъюнкт-астроном и представитель NSF NOIRLab в DES, говорит: «В конечном счёте мы делаем это для всего человечества, чтобы лучше понять нашу Вселенную и её конечную судьбу. После того как были найдены намёки на то, что тёмная энергия может отклоняться от постоянной величины, потенциально изменяя эту судьбу, этот момент ощущается так, будто я сижу на краешке стула, пока мы анализируем новую карту, чтобы увидеть, подтвердятся ли эти намёки».
Таким образом, завершение DESI знаменует не конец, а новое начало в космологии. Огромный объём собранных данных — 47 миллионов галактик — позволит проверить гипотезу о переменной тёмной энергии с беспрецедентной точностью. Если предположения подтвердятся, физикам придётся пересмотреть Стандартную космологическую модель, а возможно, и искать новую физику за пределами Общей теории относительности Эйнштейна. Человечество стоит на пороге пересмотра самой истории Вселенной — от Большого взрыва до её далёкого будущего. И ключ к этому пересмотру — в свете 11-миллиардной давности, собранном 5000 волоконно-оптических глаз в Аризонской пустыне.
Ваш комментарий