Обзор темной энергии отсутствует. 29 статей, охватывающих 226 миллионов галактик в 7 миллиардах световых лет космоса
Космология теперь чужда крупномасштабным исследованиям. Дисциплина гордится сбором данных, и когда данные, которые она собирает, касаются галактик возрастом в миллиарды лет, легко понять, почему больше данных было бы лучше. Теперь, когда появилось 29 новых статей, частичные результаты крупнейшего космологического обзора за всю историю Обзор темной энергии (DES) - выпущены. И это во многом подтверждает то, что мы уже знали.
DES проводился в течение 6 лет с 2013 по 2019 год и рассматривал более 1/8 ночного неба, в общей сложности 758 ночей. Результаты, опубликованные 27 мая, содержат анализ данных за первую половину периода наблюдений, при этом уже опубликованы результаты за первый год. еще в 2017 году .
Видео с описанием работы DES.
Предоставлено: канал NOIRLab на YouTube.
Даже используя только половину данных, обзор, в котором участвовали 400 отдельных ученых из 25 институтов в 7 странах, наблюдал более 226 миллионов галактик. Наблюдения проводились с Виктор М Белый телескоп на Межамериканская обсерватория Серро Тололо в Чили. Телескоп Blanco имеет ширину 4 метра и разрешение 570 пикселей. мегапикселей - почти в 50 раз больше, чем у стандартной камеры iPhone.
Вся эта наблюдательная сила хороша для сбора данных, но ученые должны знать, что с ними делать после сбора. Целью опроса было «количественно оценить распределение темная материя и эффект темная энергия Согласно пресс-релиз компании Fermilab, которая построила и протестировала камеру, использованную в исследовании. Эти две плохо изученные космические особенности составляют 95% всего известного «вещества» во Вселенной.
Камера обзора темной энергии (DECam) в чистой комнате СиДет. Камера темной энергии была разработана специально для исследования темной энергии. Он финансировался Министерством энергетики (DOE) и был построен и испытан в Fermilab Министерства энергетики.
Кредит: NOIRLab
Несмотря на их распространенность, их очень трудно обнаружить, отсюда и название «темные». Однако DES обеспечивает более глубокое понимание некоторых характеристик этих малоизученных явлений. В частности, центральное место в исследованиях занимали две космологические особенности. Первым был « космическая паутина ”, А вторые были слабыми гравитационные линзы .
Космологи используют космическую сеть для описания структуры галактик. Эти массивные скопления гравитационно связанных звезд не распределены случайным образом, как можно было бы предположить, если бы вся Вселенная была создана из одного и того же состояния. Они образуют узор, состоящий из скоплений галактик, сливающихся вместе, образуя скопления галактик.
Карты некоторых недавних работ по кластеризации карт из-за темной материи.
Предоставлено: Hong et. др., Astrophysical Journal
Космологи обычно связывают эти скопления с наличием более высокой плотности темной материи и, следовательно, гравитации. Картирование их мест в космосе дает представление о том, какие области галактики могут иметь высокие концентрации темной материи для изучения. Затем результаты моделей роста Вселенной можно сравнить с космической паутиной, чтобы проверить их точность в предсказании того, как на самом деле оказалась Вселенная.
Однако кластеризация - не единственный способ обнаружить темную материю. Ученые DES также использовали хорошо изученное космологическое явление, называемое гравитационным линзированием. Этот эффект возникает, когда свет изгибается вокруг областей с высокой гравитацией, которыми, безусловно, являются очаги темной материи. Сильное гравитационное линзирование, например, вокруг черных дыр, - достаточно распространенная черта космологии, порождающая такие особенности, как Кольца Эйнштейна которые выглядят эффектно.
«Расплавленное кольцо» - одно из наиболее полных из когда-либо обнаруженных колец Эйнштейна.
Предоставлено: ЕКА / Хаббл и НАСА, С. Джа, Л. Шац.
Слабое гравитационное линзирование не оказывает такого сильного визуального воздействия, как его более сильный кузен, но оно позволяет лучше понять эту важную карту темной материи и темной энергии. Также может быть заведомо трудным подсчитать, какой эффект имеет линза, и именно здесь в игру вступают некоторые дополнительные аналитические инструменты, разработанные командой DES.
Красное смещение - это особенность астрономических наблюдений, при которой кажется, что излучаемый ими свет смещен в красную сторону светового спектра от объектов, находящихся далеко и удаляющихся еще дальше. Он известен тем, что искажает данные наблюдений за такими особенностями, как гравитационное линзирование или даже самой кластеризацией.
Эта диаграмма показывает разницу между целями без смещения, с красным смещением и с синим смещением.
Предоставлено: НАСА.
Чтобы справиться с этой проблемой, команда DES предложила новую методику калибровки. Они выбрали 10 различных областей неба для поиска «глубокого поля», что позволило им увидеть галактики, находящиеся даже дальше, чем их обычная область наблюдения. Затем они использовали значения красного смещения, вычисленные в этих глубоких полях, для калибровки значений красного смещения в остальной части исследуемого неба.
Даже после удаления красного смещения больше данных всегда более полезно для понимания космологических явлений. Команда DES также проанализировала ряд других явлений, в том числе: барионные акустические колебания , частотные измерения для массивных скоплений галактик и расчеты некоторых особенностей Сверхновые типа Ia зафиксировано в опросе.
На этом изображении показан захватывающий вид изнутри купола 4-метрового телескопа Виктора М. Бланко в Межамериканской обсерватории Серро Тололо (CTIO), программе NSF NOIRLab. Исследование Dark Energy Survey сфотографировало ночное небо с помощью 570-мегапиксельной камеры Dark Energy на Blanco.
Кредит: NOIRLab
Общий результат всех этих усилий - еще одно перышко в шапке текущей модели. эволюция вселенной . Результаты опроса DES хорошо согласуются с прогнозируемой моделью, которая используется для сопоставления Вселенная с начала времен. Фактически, это противоречит предыдущим утверждениям о том, что между наблюдаемой и предсказанной вселенной была разница в несколько процентов.
Но усилия команды еще не закончены. Они все еще проанализировали только половину данных, поэтому ожидается, что вторая половина добавит еще больше деталей к картине темной энергии и темной материи. Кроме того, проводятся новые исследования с использованием новых инструментов, таких как обсерватория Веры Рубин. уже запланировано . Всегда нужно собрать больше космологических данных.
Вебинар, посвященный опросу 3-го года обучения DES.
Предоставлено: канал DES на YouTube.
Учить больше:
NOIRLab - Обзор темной энергии дает наиболее точный взгляд на эволюцию Вселенной
ИЗ - Результаты DES по космологии 3-го года: статьи
arXiv - Результаты 3-го года Обзора темной энергии: калибровка красного смещения галактик со слабым линзированием
UC - Dark Energy Survey публикует наиболее точный взгляд на эволюцию Вселенной.
Ведущее изображение:
Изображение в глубоком поле некоторых из 226 миллионов галактик, исследованных DES.
Предоставлено: Исследование темной энергии / DOE / FNAL / DECam / CTIO / NOIRLab / NSF / AURA.
Благодарности: Т.А. Ректор (Университет Аляски, Анкоридж / NOIRLab NSF), М. Замани (NOIRLab NSF) и Д. де Мартин (NOIRLab NSF)