Самая большая 3D-карта Вселенной намекает на новую физику

Астрономы создали самую большую 3D-карту Вселенной, которую можно исследовать с помощью интерактивного VR-видео. В процессе они обнаружили некоторые намеки на то, что наше понимание физики, включая окончательную судьбу вселенной, может быть ошибочным.

Спектроскопический инструмент темной энергии (DESI) — это огромный международный проект по картированию Вселенной в трех измерениях, сбор данных для которого начался в 2021 году. Эта ранняя версия карты включает данные, собранные только в течение первого года — 5,7 миллиона галактик и квазаров — небольшая часть от запланированной цели в 40 миллионов. Но эти данные позволяют ученым заглянуть в глубокий космос и время на расстояние 11 миллиардов световых лет, давая возможность увидеть самую раннюю Вселенную с беспрецедентной точностью.

При увеличенном масштабе космос напоминает колоссальную паутину, состоящую из ярких нитей галактик, разделенных невообразимо пустыми регионами. Каждая из размытых пятен света — это целая галактика, которая содержит миллионы звезд и миллиарды планет.

Однако DESI предназначен не только для создания потрясающих карт и видео. Его цель — поиск доказательств существования темной энергии, таинственной силы, вызывающей ускорение расширения Вселенной. Согласно лучшей на данный момент модели космологии – модели LCDM – темная энергия составляет 68% содержимого Вселенной, но о ней известно крайне мало.

DESI предназначен для получения изображений миллионов галактик и квазаров, измерения их расстояния и скорости, а при наличии достаточного количества занесенных в каталог объектов астрономы могут рассчитать, как скорость расширения Вселенной менялась с течением времени. Это может рассказать нам больше о природе темной энергии в разные эпохи.

«Ни один спектроскопический эксперимент раньше не получал такого количества данных, и мы продолжаем собирать данные более чем с миллиона галактик каждый месяц», — сказала Натали Паланк, со-представитель эксперимента. «Удивительно, что, имея данные только за первый год, мы уже можем измерить историю расширения нашей Вселенной в семи различных срезах космического времени, каждый с точностью от 1 до 3%».

Большая часть проведенного анализа согласуется с моделью LCDM, которая утверждает, что темная энергия должна оставаться постоянной на протяжении всего космического времени. Но когда команда ученых объединила данные DESI с данными других исследований, они обнаружили некоторые интригующие намеки, которые не совсем соответствуют принятой модели.

Ближайшие к нам галактики, похоже, не удалялись так быстро, как следовало бы, если бы темная энергия была постоянной величиной. Это означает, что ее влияние может со временем ослабевать.

Если это так, это может иметь серьезные последствия для окончательной судьбы абсолютно всего. Раньше наиболее правдоподобным сценарием конца Вселенной было то, что темная энергия в конечном итоге раздвинет все настолько далеко друг от друга, что атомы больше не смогут группироваться в молекулы, оставив космос холодным, темным и скучным местом. Но если темная энергия более изменчива, все может закончиться не так.

Здесь важно отметить, что данные DESI все еще очень предварительны. Они не были подкреплены строгостью пяти сигм, которая необходима им, чтобы убедиться, что это не статистическая аномалия. На данный момент существует большая вероятность того, что эти несоответствия полностью исчезнут после того, как будут собраны и проанализированы данные за полные пять лет.

DESI должен завершить сбор данных в 2026 году, после чего он может получить обновление, чтобы продолжить свою работу. В ближайшие несколько лет ученые смогут решить, возможно, самый запутанный вопрос в космологии.