Камера Dark Energy Camera, расположенная на 4-метровом телескопе имени Виктора Бланко в обсерватории Серро-Тололо, в ходе проекта Dark Energy Survey создала самую обширную выборку сверхновых, собранную когда-либо одним телескопом.
В ходе детального изучения каталога было проанализировано около 1500 сверхдальних сверхновых. Благодаря этому исследованию Dark Energy Survey предоставило самые точные данные о расширении Вселенной за всю историю наблюдений и обнаружило признаки, что плотность темной энергии Вселенной может меняться со временем.
От звёздных взрывов до тайны вселенской силы
В 1998 году два коллектива астрофизиков, работая с телескопами Межамериканской обсерватории Серро-Тололо, обнаружили ускорение расширения Вселенной. Это явление связывают с таинственной сущностью, называемой темной энергией, которая по современным моделям составляет примерно 70 процентов нашей Вселенной. Открытие стало неожиданным для астрофизиков, которые в то время предсказывали замедление расширения, и было сделано благодаря наблюдению за особым классом взрывающихся звезд, называемых сверхновыми типа Ia.
Сверхновая этого типа возникает при достижении углеродно-кислородным белым карликом после продолжительного процесса аккреции критической массы, после чего происходит взрыв с выделением огромного количества энергии. Критическая масса почти одинакова для всех белых карликов, поэтому все сверхновые типа Ia имеют примерно одинаковую абсолютную светимость. Сравнивая видимую светимость, астрономы могут определить относительное расстояние до Земли.
После 25 лет с момента первого открытия учёные проекта Dark Energy Survey (DES) опубликовали результаты анализа, основанного на сверхновых типа Ia. Цель исследования — изучить загадки темной энергии и получить данные о том, как эта энергия ускоряет расширение Вселенной.
Анализ выявил согласие результатов с принятой космологической моделью вселенной, предполагающей ускорение расширения. В то же время полученные данные недостаточно весомы для исключения возможности наличия более сложной модели, нежели существующая на данный момент.
Необычная выборка сверхновых
В рамках проекта DES используется камера DECam для изучения темной энергии. Эта 570-мегапиксельная цифровая камера, разработанная в Фермилабе и установленная на телескопе имени Виктора М. Бланко в Чили, собрала данные за 758 ночей в течение шести лет. В результате ученые DES создали карту почти восьмой части всего неба.
Используя эти мощные инструменты, удалось выявить около двух миллионов галактик, находящихся на расстоянии многих световых лет. Команда DES обнаружила несколько тысяч сверхновых. Исследователи применяли передовые методы машинного обучения для упрощения классификации сверхновых и выявили 1499 вероятных сверхновых типа Ia. Такой рост невиданный за последние 25 лет, когда для изучения темной энергии применялось всего 52 сверхновых. — говорит Тамара Дэвис, соруководитель рабочей группы DES по сверхновым.
Благодаря этой большой выборке сверхновых, распределившихся по разным расстояниям, можно проследить историю расширения космоса. Ученые DES для каждой сверхновой объединяют данные о ее удаленности и красном смещении. Последний показатель помогает понять, насколько быстро сверхновая удаляется от Земли из-за расширения Вселенной. Совместно эти два фактора могут дать сведения о изменении плотности темной энергии во Вселенной со временем.
Исследование темной энергии показывает, что расширение происходит с ускорением по мере развития космоса. Это и есть показатель существования темной энергии.
Стандартная космологическая модель: подтверждение?
Стандартная модель космологии, известная как ΛCDM, или модель Лямбда-CDM, — математическая модель эволюции Вселенной, построенная на данных о плотности материи, её типе и поведении темной энергии. Хотя ΛCDM предполагает постоянную плотность темной энергии в течение всей истории Вселенной, независимо от расширения, результаты DES Supernova Survey указывают на возможную неточность этого предположения.
Результаты получены путём объединения данных DES с данными телескопа ЕКА «Планк». Впервые удалось изучить сверхновые на большом расстоянии для проведения высокодетального измерения фазы замедления Вселенной, которая, согласно стандартной космологической модели, имела место в прошлом. Это дало возможность увидеть переход Вселенной от замедления к ускорению.
«Существуют указания на возможность изменения темной энергии с течением времени. «, — говорит Дэвис. «Модель ΛCDM не вполне точна, и может быть, не лучшее объяснение расширения Вселенной. Новое исследование указывает на более сложное решение. «.
Новинки, впервые использованные в DES, станут фундаментом для будущих астрофизических исследований. Проекты типа запланированного Legacy Survey of Space and Time, использующего обсерваторию имени Веры Рубин, будут продолжать работу, начатую DES. Ведутся исследования методов, актуальных для будущих исследований сверхновых. — сказал директор и пресс-секретарь DES Рич Крон. Найджел Шарп, директор программы, продолжил: Для выяснения, что представляет собой темная энергия, нужно исследовать множество различных подходов. «.
Целостный текст исследования доступен для ознакомления. в предварительной версии.