Na 4-metrowym teleskopie Nicholasa U. Mayalla w Narodowym Obserwatorium Kitt Peak w Arizonie znajduje się instrument naukowy, który przeprowadza jedno z najważniejszych badań, jakie kiedykolwiek przeprowadzono. Jest to DESI, skrót od Dark Energy Spectroscopic Instrument, który prowadzi pięcioletnie badania mające na celu stworzenie największej mapy 3D wszechświata, jaką kiedykolwiek uzyskano. DESI, wynik międzynarodowej współpracy naukowej ponad 900 badaczy z ponad 70 instytucji na całym świecie, jest zarządzany przez Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych. Odkąd instrument zaczął badać niebo w 2021 roku, obserwował 5 000 galaktyk co 20 minut, co daje łącznie ponad 100 000 galaktyk na noc.

Astronomowie przeprowadzają obecnie wstępną analizę danych uzyskanych podczas pierwszego roku obserwacji. Korzystając z widm pobliskich galaktyk i odległych kwazarów, naukowcy byli w stanie zmierzyć historię ekspansji wszechświata z maksymalną dokładnością przekraczającą jeden procent.

Wyniki potwierdzają podstawy standardowego modelu kosmologicznego wszechświata i zapewniają bezprecedensowy wgląd w naturę ciemnej energii i jej wpływ na wielkoskalową strukturę wszechświata.

Fragment trójwymiarowej mapy galaktyk zebranej podczas pierwszego roku działania DESI. Ziemia znajduje się na końcu, a najbardziej odległe galaktyki znajdują się w odległości 11 miliardów lat świetlnych. Każda kropka reprezentuje galaktykę. Ta wersja mapy DESI obejmuje 600 000 galaktyk, czyli mniej niż 0,1% całości badania.

Mapowanie Wszechświata, galaktyka po galaktyce

Aby zmapować kosmos, DESI zbiera światło z milionów galaktyk na ponad jednej trzeciej całego nieba. Rozkładając światło z każdej galaktyki na spektrum kolorów, DESI może określić, jak bardzo światło zostało przesunięte przez ekspansję wszechświata w ciągu miliardów lat, zanim dotarło do Ziemi. Zgodnie z ogólną zasadą, im większe przesunięcie ku czerwieni, tym dalej znajduje się galaktyka. Wyposażony w 5000 maleńkich robotów „wizjerów”, DESI jest w stanie wykonywać te pomiary z niespotykaną dotąd prędkością. Tylko w pierwszym roku działalności DESI przewyższyło pod względem ilości i jakości wszystkie wcześniejsze badania tego typu.

Niezwykle głębokie i precyzyjne dane zebrane przez DESI w pierwszym roku pozwoliły astronomom zmierzyć tempo ekspansji wszechświata do 11 miliardów lat temu, kiedy kosmos miał zaledwie jedną czwartą swojego obecnego wieku, wykorzystując cechę wielkoskalowej struktury wszechświata zwaną barionowymi oscylacjami akustycznymi (BAO).

Odkrywanie historii kosmosu za pomocą BAO

BAO jest pozostałością fal ciśnienia, które przenikały wczesny wszechświat, gdy był on niczym więcej niż gorącą, gęstą zupą subatomowych cząstek. Gdy wszechświat rozszerzał się i ochładzał, fale zamarzały, zamrażając fale i dając początek przyszłym galaktykom w najgęstszych regionach. Wzór ten można zobaczyć na szczegółowej mapie DESI, która pokazuje włókna galaktyk zgrupowane razem i oddzielone lukami, w których znajduje się mniej obiektów.

W tle znajdują się galaktyki zmapowane w pierwszym roku pięcioletniego badania DESI. Ziemia znajduje się w centrum tego cienkiego wycinka pełnej mapy. Powiększona sekcja pokazuje głęboką strukturę materii w naszym Wszechświecie.

W pewnej odległości BAO stają się zbyt słabe, aby mogły zostać wykryte przez zwykłe galaktyki. Astronomowie przyglądają się więc temu, co oświetlają niezwykle odległe i jasne znane jądra galaktyk zwane kwazarami. Gdy światło z kwazarów przemieszcza się w przestrzeni kosmicznej, jest pochłaniane przez międzygalaktyczne chmury gazu, co pozwala astronomom na mapowanie obszarów gęstej materii. Aby wdrożyć tę technikę, naukowcy wykorzystali 450 000 kwazarów, największy zestaw kiedykolwiek zebrany do tego rodzaju badań.

Dzięki wyjątkowej zdolności DESI do mapowania milionów pobliskich galaktyk i odległych kwazarów, astronomowie mogą mierzyć propagację zmarszczek w różnych okresach historii kosmosu, aby zobaczyć, jak ciemna energia zmieniała skalę w miarę ekspansji.

Szczegółowa historia kosmosu

Chociaż historia ekspansji wszechświata może być bardziej złożona niż wcześniej sądzono, na potwierdzenie tego trzeba będzie poczekać do zakończenia projektu DESI. Do końca pięcioletnich badań, DESI planuje zmapować ponad 3 miliony kwazarów i 37 milionów galaktyk. W miarę udostępniania nowych danych astronomowie będą udoskonalać swoje wyniki.

„Ten projekt rozwiązuje niektóre z największych pytań w astronomii, takich jak natura tajemniczej ciemnej energii, która napędza ekspansję wszechświata” – mówi Chris Davis, dyrektor programu NOIRLab w NSF.

Podczas gdy DESI nadal imponuje swoją wydajnością, naukowcy już wiedzą, że jego dane będą działać w harmonii z przyszłymi przeglądami nieba prowadzonymi przez Vera K. Rubin Observatory i Nancy Grace Roman Space Observatory. Obecnie współpraca DESI bada możliwości modernizacji instrumentu i planuje rozszerzyć badania kosmologiczne w drugiej fazie, DESI-II.


Opracował: Amon
www.strefa44.pl
www.strefa44.com.pl
Kategorie: Nauka / Kosmos

Zostaw komentarz


Aby zatwierdzić komentarz skorzystaj z dolnego suwaka *


  • Facebook

Szukaj temat