Теперь у нас есть самая большая трехмерная карта нашего космоса, когда-либо созданная, благодаря мощному инструменту, установленному на телескопе в Аризоне с роботизированной системой из 5000 оптоволоконных «глаз», которые смотрят в ночное небо. За последние пять лет спектроскопический прибор темной энергии, известный в научных кругах как DESI, измерил спектры более 30 миллионов галактик и 3 миллионов квазаров, чтобы определить, насколько быстро расширялась Вселенная за 11 миллиардов лет.
Заявление DESI является результатом продолжающегося международного сотрудничества, в котором принимают участие более 900 исследователей из более чем 70 учреждений, включая астрономов из Калифорнийского университета в Санта-Крус, играющих руководящие роли в проекте.
И все же, какой бы большой ни была эта новость, они говорят, что это только начало.
Космолог Алекси Лото, доцент кафедры астрономии и астрофизики Калифорнийского университета в Санта-Крус, сказала:
Если тенденции, на которые намекают здесь в этом наборе данных первого года, подтвердятся в нашем анализе третьего года, это станет крупным открытием. Это будет чрезвычайно захватывающее время для участия в сотрудничестве DESI.
Компоненты DESI предназначены для автоматического наведения на заранее выбранные наборы галактик, сбора их света, а затем разделения этого света на узкие цветные полосы, чтобы точно составить карту их расстояния от Земли и оценить, насколько расширилась Вселенная, когда этот свет достиг Земли. В идеальных условиях DESI может циклически просматривать новый набор из 5000 галактик каждые 20 минут.
Постоянно отображая расстояния до многих миллионов галактик и квазаров на одной трети площади неба за последние пять лет, DESI учит нас больше о темной энергии и истории Вселенной. Наше нынешнее понимание состоит в том, что гравитация замедлила скорость расширения ранней Вселенной, но темная энергия с тех пор ускорила ее расширение.
Общая точность DESI в отношении истории расширения на протяжении всех 11 миллиардов лет составляет 0,5%, а самая далекая эпоха, охватывающая 8–11 миллиардов лет назад, имеет рекордную точность 0,82%. Измерить нашу молодую Вселенную невероятно сложно. Тем не менее, за один год DESI стал вдвое более эффективным в измерении истории расширения в те ранние времена, чем его предшественник (BOSS/eBOSS Sloan Digital Sky Survey), на что ушло более десяти лет.
Глядя на карту DESI, легко увидеть основную структуру Вселенной: нити галактик, сгруппированных вместе, разделенных пустотами с меньшим количеством объектов. Наша очень ранняя Вселенная, находящаяся далеко за пределами поля зрения DESI, была совсем другой: горячий, плотный суп из субатомных частиц, движущихся слишком быстро, чтобы образовать стабильную материю, подобную атомам, которые мы знаем сегодня. Среди этих частиц были ядра водорода и гелия, называемые барионами.
Крошечные колебания в этой ранней ионизированной плазме вызывали волны давления, превращая барионы в рябь, похожую на ту, которую вы бы увидели, бросив пригоршню гравия в пруд. По мере того как Вселенная расширялась и охлаждалась, формировались нейтральные атомы, и волны давления прекращались, замораживая рябь в трех измерениях и увеличивая скопление будущих галактик в плотных областях. Миллиарды лет спустя мы все еще можем видеть этот слабый узор из трехмерной ряби или пузырей в характерном разделении галактик — особенность, называемая барионными акустическими колебаниями (БАО).
Исследователи используют измерения БАО в качестве космического правителя. Измеряя видимый размер этих пузырьков, они смогут определить расстояния до материи, ответственной за этот чрезвычайно слабый узор на небе. Составление карты пузырей БАО как вблизи, так и вдалеке позволяет исследователям разбивать данные на фрагменты, измеряя, насколько быстро Вселенная расширялась в каждый момент своего прошлого, и моделируя, как темная энергия влияет на это расширение.
Мы измерили историю расширения в этом огромном диапазоне космического времени с точностью, превосходящей все предыдущие исследования BAO вместе взятые. Мы очень рады узнать, как эти новые измерения улучшат и изменят наше понимание космоса. Люди испытывают вечный интерес к нашей Вселенной, желая знать, из чего она состоит и что с ней будет.