Sciencemag.cz
Doporučujeme
Spektroskopický přístroj DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) umožňuje zmapovat vývoj vesmíru až 11 miliard let do minulosti. Za účelem studia účinků temné energie vytvořili nyní vědci s pomocí dat z DESI největší 3D mapu našeho vesmíru s dosud nejpřesnějšími měřeními. Je to poprvé, co se historii rozpínání mladého (pro nás: v minulosti dále vzdáleného) vesmíru podařilo takto popsat chybou menší než 1 %.
„Zatím vidíme základní shodu s naším nejlepším modelem vesmíru, ale také některé potenciálně zajímavé rozdíly, které by mohly naznačovat, že se temná energie v čase vyvíjí /=kosmologická konstanta se mění/. Tyto rozdíly mohou, ale nemusejí s dalšími daty zmizet, takže se těšíme, až brzy začneme analyzovat náš tříletý soubor dat /současné výsledky jsou založeny na analýze prvního roku dat/,“ uvádí Michael Levi, ředitel DESI a vědecký pracovník Lawrence Berkeley National Laboratory při Ministerstvu energetiky USA, které projekt řídí.
Současným maninstreamovým kosmologickým modelem je Lambda CDM. Zahrnuje jak slabě interagující typ hmoty (studená temná hmota, CDM), tak temnou energii (Lambda). Tento model dobře popisuje výsledky předchozích experimentů a to, jak se vesmír mění v průběhu času. Když se však data z prvního roku DESI zkombinují s údaji z jiných studií, zjistí se některé jemné rozdíly oproti tomu, co by předpověděl model Lambda CDM. Jakmile DESI během svého pětiletého průzkumu shromáždí více informací, tyto první výsledky se zpřesní a ukáže se, zda model bude třeba nějak měnit. Více dat také zlepší další první závěry DESI, které se týkají hodnoty Hubbleovy konstanty a hmotnosti neutrin.
DESI je mezinárodní spolupráce více než 900 výzkumníků z více než 70 institucí celého světa. Přístroj je umístěn na vrcholu čtyřmetrového teleskopu Nicholase U. Mayalla Národní vědecké nadace USA na Kitt Peak National Observatory, který je součástí programu NSF NOIRLab.
Z průvodní tiskové zprávy dále:
Při pohledu na mapu DESI je dobře vidět základní struktura vesmíru: řetězce galaxií seskupené dohromady, oddělené prázdnými prostory s menším počtem objektů. Velmi raný vesmír, který je daleko za zorným úhlem DESI, byl přitom zcela jiný: horká, hustá polévka subatomárních částic, které se pohybovaly příliš rychle na to, aby vytvořily stabilní hmotu, jakou známe dnes. Mezi tyto částice patřila jádra vodíku a helia (baryony, viz dále).
Drobné fluktuace v tomto raném ionizovaném plazmatu způsobovaly tlakové vlny, které pohybovaly baryony do obrazců vlnění /analogie vln po házení kamenů do vody atp./. Jak se vesmír rozpínal a ochlazoval, vznikaly neutrální atomy a tlakové vlny ustávaly, což vedlo ke zmrazení vlnění ve třech rozměrech a k většímu shlukování budoucích galaxií v hustých oblastech.
O miliardy let později můžeme stále pozorovat slabý vzor dávného trojrozměrného vlnění neboli bublin v charakteristickém rozdělení galaxií – tento rys vesmíru se označuje jako baryonové akustické oscilace (BAO). Vědci používají měření BAO jako kosmické pravítko. Měřením zdánlivé velikosti těchto bublin mohou určit vzdálenosti k hmotě, která je za tento extrémně slabý obrazec na obloze zodpovědná. Mapování blízkých i vzdálených bublin BAO umožňuje vědcům rozdělit data na části, změřit, jak rychle se vesmír rozpínal v jednotlivých obdobích své minulosti, a modelovat, jak temná energie ovlivňuje toto rozpínání.
„Změřili jsme historii rozpínání v tomto obrovském časovém rozsahu vesmíru s přesností, která překonává všechny předchozí průzkumy BAO dohromady,“ uvedl Hee-Jong Seo z Ohio University a spoluředitel analýzy BAO v rámci DESI.
Využití galaxií k měření historie rozpínání vesmíru a lepšímu pochopení temné energie je jednou z možných metod, ale má své limity. V určitém okamžiku je světlo typických galaxií příliš slabé, a tak se vědci obracejí ke kvazarům, extrémně vzdáleným, jasným galaktickým jádrům s černými dírami v jejich centrech. Světlo z kvazarů je při průchodu mezigalaktickými oblaky plynu pohlcováno, což vědcům umožňuje mapovat kapsy husté hmoty a využívat je stejným způsobem jako galaxie – tato technika se označuje jako „Lyman-alfa forest“.
Výzkumníci nyní použili 450 000 kvazarů, což je největší soubor, který kdy byl pro tato měření lesa Lyman-alfa shromážděn, aby rozšířili svá měření BAO až do minulosti vzdálené 11 miliard let. Do konce průzkumu DESI plánuje zmapovat 3 miliony kvazarů a 37 milionů galaxií.
Data z DESI budou použita jako doplněk budoucích průzkumů, jako jsou Vera C. Rubin Observatory a Nancy Grace Roman Space Telescope, i jako příprava na potenciální modernizaci DESI (DESI-II).
Studie (vesměs preprint) analyzující data z prvního roku DESI viz zde: https://data.desi.lbl.gov/doc/papers/
Zdroj: Lawrence Berkeley National Laboratory / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Animace ukazuje, jak baryonové akustické oscilace fungují jako kosmické pravítko pro měření rozpínání vesmíru. Kredit: Claire Lamman/DESI collaboration a Jenny Nuss/Berkeley Lab
V tomto 360stupňovém videu se interaktivně proletíte miliony galaxií zmapovaných pomocí souřadnicových dat z DESI. Kredit: Fiske Planetarium, CU Boulder a spolupráce na projektu DESI
