Проект международной коллаборации DESI создал наиболее подробную трехмерную карту Вселенной, включающую информацию о 18,7 миллионах объектов. Исследователи также выявили свидетельства того, что темная энергия — таинственная сила, вызывающая ускорение расширения космоса — может изменяться со временем, что ставит под вопрос общепринятую космологическую модель.
На сегодняшний день считается, что темная энергия формирует 68% всей энергии во Вселенной, однако ее сущность до сих пор не выяснена. В рамках стандартной модели Lambda-CDM она трактуется как постоянная, не меняющаяся со временем, космологическая константа. Тем не менее, недавние наблюдения демонстрируют расхождения: например, темпы расширения Вселенной в различные периоды времени не соответствуют ожидаемым значениям.
Проект DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), стартовавший в 2021 году, направлен на решение этих вопросов путем составления подробной карты расположения галактик и квазаров, отражающей эволюцию Вселенной на протяжении 11 миллиардов лет. Более 900 ученых из более чем 70 организаций участвуют в реализации этого проекта.
Спектроскопический прибор DESI размещен на четырехметровом телескопе Николаса Мэйалла, расположенном в штате Аризона. Главной его отличительной чертой является система, состоящая из пяти тысяч оптических волокон с автоматической настройкой. Каждое волокно, сопоставимое по толщине с человеческим волосом, с высокой точностью позиционируется с помощью роботизированных механизмов и фиксирует свет, исходящий от отдельных галактик, квазаров или звезд.
Во время одной экспозиции, занимающей 20 минут, DESI регистрирует спектры 5000 объектов. За ночь прибор выполняет до 15 подобных циклов, что позволяет собрать данные по 100 000 объектов за один раз. Анализ полученных спектров осуществляется с использованием суперкомпьютеров Национального центра высокопроизводительных вычислений NERSC, а расстояние до каждого объекта определяется с погрешностью не более 0,1%.
Как Naked Science писал ранее, за первый год работы DESI стал крупнейшим из когда-либо проводившихся спектроскопических исследований красного смещения, иногда собирая данные более чем об одном миллионе объектов за один месяц. Для сравнения, его предшественник Sloan Digital Sky Survey (SDSS) за 25 лет работы собрал данные о девяти миллионах уникальных объектов.
На этот раз исследователи опубликовали сразу два набора данных. Первый из них, DR1, содержит информацию за 13 месяцев наблюдений: 13,1 миллиона галактик, 1,6 миллиона квазаров и четыре миллиона звезд. Объем данных — 270 терабайт, что в 10 раз больше предыдущего релиза. Карта охватывает эпохи от современности до времени, когда возраст Вселенной составлял 2,5 миллиарда лет.
Второй релиз данных DR2 включает в себя 14 миллионов галактик и квазаров. С его помощью исследователи провели измерения барионных акустических осцилляций (BAO) – своеобразных «отпечатков» звуковых волн, существовавших в ранней Вселенной. Эти структуры, растянувшиеся до размеров в 500 миллионов световых лет, выступают в роли «стандартной линейки», позволяющей определить скорость расширения Вселенной. Благодаря второму релизу данных, точность измерений BAO составила 0,65%, что вдвое превышает показатели предыдущих проектов, таких как Слоановский цифровой обзор неба SDSS.
Ученые провели сопоставление данных, полученных с помощью DESI, с данными о реликтовом излучении CMB, сверхновых и гравитационном линзировании, чтобы изучить характеристики темной энергии. Установленные связи подтвердили прежние заключения о том, что воздействие темной энергии может уменьшаться с течением времени. Комплексный анализ показал отклонения от модели Lambda-CDM, достигающие 4,2 сигма, однако этот показатель все еще не превышает пяти сигм – порог, принятый в физике как критерий подтвержденного открытия.
Опубликованные на данный момент сведения представляют собой лишь небольшую часть информации, которая будет получена в рамках проекта DESI. Тем не менее, они уже содержат более чем вдвое больше внегалактических объектов, чем все предыдущие трехмерные обзоры, объединенные вместе. До 2026 года DESI продолжит сбор данных, что позволит увеличить выборку до 50 миллионов объектов. На текущий момент очевидно, что если эта закономерность сохранится, потребуется пересмотр стандартной модели космологии.