Самая большая 3D-карта нашей Вселенной может "перевернуть космологию с ног на голову"

С момента открытия темной энергии прошло более двух десятилетий. У ученых было более 20 лет, чтобы разгадать секреты этого невидимого вещества. Тем не менее, они, по-прежнему, почти ничего не знают о нем. На самом деле темная энергия, возможно, даже не является веществом. Это может быть сила или даже неотъемлемое свойство самого пространства.

Например, стандартная космологическая модель — наша ведущая теория космической эволюции — действительно предполагает, что темная энергия неизменна во Вселенной и во времени, что делает ее фундаментальным свойством пространства. Если бы таинственная темная энергия, составляющая 70% Вселенной, была постоянной, она оттолкнула бы все звезды и галактики. Однако новая теория предполагает, что темная энергия может эволюционировать со временем, а не оставаться постоянной.

Если это предположение подтвердится при будущих наблюдениях, космологам, возможно, придется исследовать систематические неопределенности в преобладающей модели Lambda CDM (LCDM), математической модели Вселенной, в которой лямбда представляет темную энергию. Возможно, им также придется начать перебирать десятки других моделей нашей Вселенной, чтобы найти подходящую. Тем не менее, доказательства носят предварительный характер — они не достигают так называемого "порога в 5 сигм", который определяет, можно ли считать теорию официальным открытием. 

"Если это подтвердится, то это просто переворачивает космологию с ног на голову", - говорит Диллон Браут из Бостонского университета. 

Телескопа Николаса У. Мэйалла в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне (DESI) ежемесячно определяет положение миллиона галактик. С помощью этих наблюдений космологи могут измерить скорость расширения Вселенной по мере ее увеличения.

Таким образом, эти далекие галактики, которые можно сравнить с "уличными фонарями Вселенной", помогают космологам изучать загадку темной энергии.

4 апреля коллаборация DESI представила самую большую в истории 3D-карту Вселенной. Она также включает высокоточные измерения скорости расширения Вселенной. 

В дополнение к бесчисленным галактикам, сгруппированным вместе, новая 3D-карта DESI высвечивает слабую закономерность в ранней Вселенной, известную как барионные акустические колебания, или BAO. Эти тонкие 3D-морщины пронизывали материю, существовавшую в течение первых 380 000 лет истории нашей Вселенной, застывая со временем и превращаясь в реликвии. Составив карту размеров этих замороженных BAO, исследователям удалось оценить расстояния до галактик и сделать вывод о том, насколько быстро Вселенная расширялась в различные моменты времени.

Поскольку свет от обычных галактик слишком тусклый, чтобы его можно было разглядеть, сотрудники DESI также изучили более 400 000 чрезвычайно ярких объектов, называемых квазарами. Свет от этих объектов поглощается облаками газа и пыли, помогая космологам составлять карты скоплений плотной материи аналогично составлению карт галактик.

"Это позволяет нам заглянуть дальше, в то время, когда Вселенная была очень молодой, - говорит Андреу Фонт-Рибера, ученый из Института физики высоких энергий в Испании и член коллаборации DESI. - Это действительно сложное измерение, и очень здорово видеть, что оно увенчалось успехом".

Вывод о том, что темная энергия может эволюционировать со временем, был сделан на основе предварительного анализа данных DESI в сочетании с данными из других космологических данных. В результате астрофизики обнаружили, что теория эволюционирующей темной энергии лучше согласуется с данными DESI, чем со стандартной моделью.