Темна енергія може розвиватися, змінюючи наш погляд на Всесвіт

Останні дослідження спільноти DESI підтверджують стандартну модель гравітації та натякають на розвиток темної енергії на основі детального аналізу даних мільйонів галактик і квазарів. Ці результати значно сприяють розумінню прискореного розширення Всесвіту. Фізик з Техаського університету в Далласі разом із міжнародною командою дослідників у колаборації Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) проводить багаторічну місію, щоб розкрити одну з найбільших загадок астрофізики: чому прискорюється розширення Всесвіту?

Вчені запропонували конкуруючі теорії для пояснення цього явища. Одна з теорій припускає, що темна енергія, невідома сила, розділяє галактики. Інша теорія стверджує, що гравітація — сила, яка зв’язує об’єкти в локальних системах, таких як наша Сонячна система, — поводиться по-різному у великих космічних масштабах і, можливо, потребує перегляду, щоб врахувати прискорене розширення.

Перевірка теорій гравітації та розширення

Співпраця DESI, в якій беруть участь понад 900 вчених із понад 70 установ, опублікувала новий аналіз, присвячений другій теорії. Їхні висновки показують, що скупчення галактик узгоджується зі стандартною моделлю гравітації: загальною теорією відносності Альберта Ейнштейна, яка також пояснює, як об’єкти падають під дією гравітації та як планети обертаються навколо зірок. Аналіз забезпечує найточніший на сьогодні тест того, як поводиться гравітація у дуже великих масштабах, відстежуючи, як космічна структура зростала за останні 11 мільярдів років.

Новаторські відкриття в космологічних дослідженнях

Вчені, які брали участь у співпраці, поділилися своїми результатами в кількох статтях, опублікованих 19 листопада в arXiv, онлайн-сховищі наукових статей, які ще не пройшли рецензування. Доктор Мустафа Ішак-Боушакі, професор фізики Школи природничих наук і математики Університету Далласа, один із керівників робочої групи DESI, яка інтерпретувала космологічні дані, і він є головним автором статті, яка представляє детальний аналіз випробування гравітації в космічних масштабах.

«Для цього раунду результатів DESI я зосередив свої зусилля в UT Dallas на проведенні значної частини аналізу гравітації, яка накладає обмеження на те, як рухається матерія у Всесвіті та як еволюціонують великомасштабні структури, такі як скупчення галактик. «, — сказав Ішак-Бушакі, астрофізик, чия дослідницька кар’єра зосереджена на питаннях космології. «Результати DESI в поєднанні з наборами даних інших експериментів узгоджуються із загальною теорією відносності, що працює в космічних масштабах, хоча вони не виключають повністю інші теорії модифікованої гравітації».

Досягнення темної енергії та космічних структур

Ішак-Бушакі планує представити результати космології разом з іншими дослідниками від імені колаборації DESI в січні на зустрічі Американського астрономічного товариства в Нешнл-Харборі, штат Меріленд. Нові результати надають розширений аналіз даних DESI за перший рік, які у квітні допомогли створити найбільшу на сьогодні 3D-карту Всесвіту та виявили натяки на те, що темна енергія може розвиватися з часом.

«Останній аналіз також узгоджується з нашими попередніми відкриттями, які віддають перевагу теорії про те, що темна енергія не постійна, а динамічна, що є дуже важливим результатом для космічного прискорення», — сказав Ішак-Бушакі.

Експеримент DESI може вловлювати світло від 5000 галактик одночасно. В останньому аналізі використано дані з майже 6 мільйонів галактик і квазарів, що дозволяє дослідникам побачити до 11 мільярдів років у минуле. Маючи дані лише за один рік, DESI зробила найточніший загальний вимір зростання структури у Всесвіті, перевершивши попередні зусилля, на які були потрібні десятиліття.

Останній аналіз також надав нові верхні межі маси нейтрино, єдиних фундаментальних частинок, маси яких ще не були точно виміряні. Новий аналіз розширює можливості для отримання додаткової інформації з даних, вимірювання того, як галактики та матерія розподіляються в різних масштабах у просторі. Як і в попередньому дослідженні, воно використовувало техніку, щоб приховати результат від учених до кінця, пом’якшуючи будь-які несвідомі упередження.

Експеримент DESI триває вже четвертий з п’яти років дослідження неба, і дослідники планують зібрати дані з приблизно 40 мільйонів галактик і квазарів до моменту завершення проекту. Співпраця зараз аналізує перші три роки зібраних даних і очікує представити оновлені вимірювання темної енергії та історію розширення Всесвіту в березні на зустрічі Американського фізичного товариства.

Спектроскопічний прилад темної енергії (DESI) був створений і працює за фінансової підтримки Управління науки Міністерства енергетики (DOE). Його встановлено на 4-метровому телескопі Ніколаса У. Мейолла в Національній обсерваторії Кітт-Пік, яким керує NOIRLab Національного наукового фонду (NSF). Експеримент DESI контролюється Національною лабораторією Лоуренса Берклі Міністерства оборони США.

DESI отримує додаткову підтримку від Національного науково-обчислювального центру енергетичних досліджень, наукового офісу DOE. Фінансування також надходить від Національного наукового фонду, Ради науково-технологічних закладів Великобританії, Фонду Гордона та Бетті Мур, Фонду Хейзінга-Саймонса, Комісії з альтернативних джерел енергії та атомної енергії Франції, Національної ради гуманітарних наук, наук, і технологій Мексики, Міністерство науки та інновацій Іспанії та установи-члени DESI.

Співпраця DESI визнає та поважає привілей проводити дослідження I’oligam Du’ag (Kitt Peak), місця глибокого культурного та духовного значення для нації Tohono O’odham.