Космос ускоряется не по плану: шестилетние наблюдения выявили сбой в устройстве Вселенной

Вселенная продолжает расширяться, и учёные всё точнее измеряют, как именно менялась эта скорость в прошлом. Новая обработка многолетних наблюдений показала, что "тёмная" сторона космоса проявляется в данных яснее, чем когда-либо. Главное достижение — в том, что разные подходы впервые удалось свести в одну согласованную картину. Об этом сообщает Space. com.

Как получили самую детальную "карту" расширения

Основой работы стали шесть лет данных, собранных камерой Dark Energy Camera (DECam) на 4-метровом телескопе Национального научного фонда США имени Виктора М. Бланко. За 758 ночей коллаборация Dark Energy Survey (DES) отсняла примерно одну восьмую неба, проведя глубокий и широкий обзор южных областей. 570-мегапиксельная DECam зафиксировала информацию о 669 миллионах галактик, удалённых от Земли на миллиарды световых лет.

Исследователи подчёркивают, что ценность проекта — не только в масштабе, но и в длительности наблюдений: единый массив данных позволил проследить, как распределялась материя в космосе на протяжении последних 6 миллиардов лет. Это важно, потому что тёмная энергия влияет на рост структур и на то, как "собираются" галактики в скопления.

"Эти результаты DES проливают новый свет на наше понимание Вселенной и её расширения, — заявила заместитель директора Управления физики высоких энергий в Управлении науки Министерства энергетики Регина Рамейка. — Они демонстрируют, как долгосрочные инвестиции в исследования и сочетание нескольких видов анализа могут дать представление о некоторых из самых больших загадок вселенной".

Четыре метода, сведённые в один анализ

Первые намёки на тёмную энергию появились в 1998 году, когда наблюдения далёких сверхновых показали: чем дальше объекты, тем быстрее они удаляются, а значит расширение Вселенной ускоряется. В новом исследовании учёные снова использовали сверхновые типа Ia, но дополнили их тремя независимыми "зондами" крупномасштабной структуры.

Речь идёт о слабом гравитационном линзировании, когда массивные объекты слегка искривляют свет далёких источников; о статистике скоплений галактик; и о барионных акустических колебаниях — "отпечатке" волн плотности ранней Вселенной, сохранившемся спустя примерно 380 000 лет после Большого взрыва. Объединение четырёх подходов, по словам команды, удвоило жёсткость ограничений на влияние тёмной энергии.

"Это невероятное ощущение — видеть эти результаты, основанные на всех данных и на основе четырёх запланированных зондов DES, — сказал член DES Collaboration Юаньюань Чжан из NOIRLab. — Это то, о чём я осмеливался только мечтать, когда DES начал собирать данные, а теперь мечта сбылась".

Сравнение моделей и следующий шаг

Полученное распределение материи сопоставили с двумя распространёнными космологическими сценариями: стандартной моделью ΛCDM, где тёмная энергия постоянна во времени, и расширенной wCDM, допускающей её эволюцию. По данным DES обе схемы в целом описывают наблюдения, однако обнаружился параметр, который "не складывается" одинаково хорошо: насколько сильно материя в современной Вселенной должна быть сгруппирована, если исходить из измерений ранней Вселенной.

В DES отмечают, что расхождение между теорией и тем, как реально кластеруются галактики сегодня, не исчезло — напротив, стало заметнее. Чтобы уточнить картину, следующим этапом планируется объединить результаты DECam с будущими наблюдениями порядка 20 миллиардов галактик из обсерватории Веры С. Рубин в рамках десятилетнего обзора LSST.

"DES стал преобразующим, и обсерватория Веры С. Рубин приведёт нас ещё дальше, — сказал директор программы Национального научного фонда Крис Дэвис. — Беспрецедентное исследование южного неба Рубином позволит новым испытаниям гравитации и пролёт свет на тёмную энергию".

Исследование представили в журнале Physical Review D и выложили на arXiv. Авторы рассчитывают, что связка разных методов и новые обзоры неба помогут точнее понять, почему расширение ускоряется, и что именно стоит за термином "тёмная энергия".