The DESI najnowsze badania w ramach współpracy wspierają standardowy model grawitacji i wskazują na ewolucję ciemnej energii w oparciu o szczegółową analizę danych z milionów galaktyk i kwazarów. Wyniki te znacząco przyczyniają się do zrozumienia przyspieszonej ekspansji Wszechświata.
Fizyk z Uniwersytetu Teksasu w Dallas wraz z międzynarodowym zespołem badaczy współpracującym w ramach instrumentu spektroskopowego ciemnej energii (DESI) prowadzi wieloletnią misję, aby rozwiązać jedną z największych tajemnic astrofizyki: dlaczego ekspansja Wszechświata przyspiesza?
Naukowcy zaproponowali konkurencyjne teorie wyjaśniające to zjawisko. Jedna z teorii sugeruje, że ciemna energia, nieznana siła, rozdziela galaktyki. Inna teoria zakłada, że grawitacja – siła, która wiąże obiekty w układach lokalnych, takich jak nasz Układ Słoneczny – zachowuje się odmiennie w ogromnych skalach kosmicznych i może wymagać przeglądu, aby uwzględnić przyspieszającą ekspansję.
Walidacja teorii grawitacji i ekspansji
W ramach współpracy DESI, w której uczestniczy ponad 900 naukowców z ponad 70 instytucji, opublikowano nową analizę dotyczącą drugiej teorii. Ich odkrycia wskazują, że skupienie galaktyk jest zgodne ze standardowym modelem grawitacji: ogólną teorią względności Alberta Einsteina, która wyjaśnia również, w jaki sposób obiekty padają pod wpływem grawitacji i w jaki sposób planety krążą wokół gwiazd.
Analiza zapewnia najdokładniejszy jak dotąd test zachowania grawitacji w bardzo dużych skalach, poprzez śledzenie wzrostu struktury kosmicznej w ciągu ostatnich 11 miliardów lat.
Przełomowe odkrycia w badaniach kosmologicznych
Naukowcy biorący udział w tej współpracy udostępnili swoje wyniki w kilka papierów opublikowano 19 listopada w arXiv, internetowym repozytorium artykułów naukowych, które nie zostały jeszcze poddane recenzji.
Dr Mustapha Ishak-Boushaki, profesor fizyki w Szkole Nauk Przyrodniczych i Matematyki na UT Dallas, współprzewodniczył grupie roboczej DESI, która zinterpretowała dane kosmologiczne, a także jest głównym autorem artykułu przedstawiającego szczegółową analizę testowanie grawitacji w skali kosmicznej.
„W tej rundzie wyników DESI skupiłem swoje wysiłki w UT Dallas na przeprowadzeniu dużej części analizy grawitacji, która nakłada ograniczenia na ruch materii we wszechświecie i ewolucję struktur wielkoskalowych, takich jak gromady galaktyk ” powiedział Ishak-Boushaki, astrofizyk, którego kariera badawcza skupiała się na zagadnieniach z zakresu kosmologii. „Wyniki DESI, w połączeniu ze zbiorami danych z innych eksperymentów, są zgodne z ogólną teorią względności operującą w skalach kosmicznych, chociaż nie wykluczają całkowicie innych teorii zmodyfikowanej grawitacji”.
Postępy w ciemnej energii i strukturach kosmicznych
Ishak-Boushaki ma zaprezentować wyniki kosmologii wraz z innymi badaczami w imieniu współpracy DESI w styczniu na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w National Harbor w stanie Maryland.
Nowe wyniki zapewniają rozszerzoną analizę Dane DESI z pierwszego rokuktóre w kwietniu przyczyniło się do powstania największej jak dotąd trójwymiarowej mapy Wszechświata i ujawniło wskazówki, że ciemna energia może z czasem ewoluować.
„Najnowsza analiza jest również zgodna z naszymi wcześniejszymi ustaleniami, które preferują teorię, że ciemna energia nie jest stała, ale dynamiczna, co jest bardzo ważnym wynikiem dla kosmicznego przyspieszenia” – powiedział Ishak-Boushaki.
Eksperyment DESI może jednocześnie uchwycić światło z 5000 galaktyk. W najnowszej analizie wykorzystano dane z prawie 6 milionów galaktyk i kwazarów i umożliwiono badaczom spojrzenie w przeszłość nawet o 11 miliardów lat. Dysponując danymi z zaledwie jednego roku, DESI dokonał najdokładniejszego ogólnego pomiaru wzrostu struktury we wszechświecie, przewyższając wcześniejsze wysiłki, których dokonanie trwało dziesięciolecia.
Najnowsza analiza dostarczyła także nowych górnych limitów mas neutrin, jedynych cząstek elementarnych, których masy nie udało się jeszcze dokładnie zmierzyć.
Nowa analiza poszerza zakres w celu wydobycia większej ilości informacji z danych, mierząc rozkład galaktyk i materii w różnych skalach w przestrzeni. Podobnie jak w poprzednim badaniu, zastosowano w nim technikę ukrywania wyników przed naukowcami do samego końca, łagodząc wszelkie nieświadome uprzedzenia.
Eksperyment DESI trwa obecnie czwarty z pięciu lat obserwacji nieba, a do zakończenia projektu badacze planują zebrać dane z około 40 milionów galaktyk i kwazarów. Partnerzy analizują obecnie zebrane dane z pierwszych trzech lat i spodziewają się przedstawić zaktualizowane pomiary ciemnej energii i historię ekspansji Wszechświata w marcu na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego.
Więcej o tym odkryciu:
Instrument do spektroskopii ciemnej energii (DESI) został zbudowany i jest obsługiwany dzięki funduszom Biura Naukowego Departamentu Energii (DOE). Jest zainstalowany na 4-metrowym teleskopie Nicholasa U. Mayalla w Obserwatorium Narodowym Kitt Peak, zarządzanym przez National Science Foundation (NSF) NOIRLab. Eksperyment DESI jest nadzorowany przez Lawrence Berkeley National Laboratory w DOE.
DESI otrzymuje dodatkowe wsparcie od Narodowego Centrum Obliczeniowego Badań nad Energią, placówki użytkownika Biura Naukowego DOE. Finansowanie pochodzi również od Narodowej Fundacji Nauki, Rady ds. Obiektów Naukowych i Technologicznych Wielkiej Brytanii, Fundacji Gordona i Betty Moore, Fundacji Heising-Simons, Francuskiej Komisji ds. Energii Alternatywnych i Energii Atomowej, Krajowej Rady Nauk Humanistycznych, Nauki, i Technologii Meksyku, Ministerstwo Nauki i Innowacji Hiszpanii oraz instytucje członkowskie DESI.
Współpraca DESI uznaje i szanuje przywilej prowadzenia badań nad I’oligam Du’ag (Kitt Peak), miejscem o głębokim znaczeniu kulturowym i duchowym dla narodu Tohono O’odham.
