Największa mapa 3D wszechświata ujawnia wskazówki dotyczące nowej fizyki

Astronomowie stworzyli największą trójwymiarową mapę Wszechświata, którą można zwiedzać w interaktywnym filmie VR.

Instrument spektroskopowy ciemnej energii (DESI) stworzył największą jak dotąd trójwymiarową mapę wszechświata
Instrument spektroskopowy ciemnej energii (DESI) stworzył największą jak dotąd trójwymiarową mapę wszechświata | fot. Claire Lamman/DESI

Przy okazji naukowcy odkryli kilka kuszących wskazówek, że nasze rozumienie fizyki, w tym ostatecznego losu kosmosu, może być błędne. Instrument spektroskopowy ciemnej energii (DESI, skrót od Dark Energy Spectroscopic Instrument) to ogromny międzynarodowy projekt mający na celu mapowanie Wszechświata w trzech wymiarach, w ramach którego gromadzenie danych rozpoczęło się w 2021 roku. Ta wczesna wersja mapy obejmuje tylko dane zebrane w pierwszym roku – 5,7 miliona galaktyk i kwazarów na zewnątrz planowanego celu wynoszącego 40 mln. Dane te pozwalają naukowcom zajrzeć aż do 11 miliardów lat świetlnych w głąb przestrzeni i czasu, zapewniając wgląd w bardzo wczesny Wszechświat z niespotykaną dotąd precyzją mniejszą niż 1%.

➔ PRZECZYTAJ TAKŻE: Interaktywna mapa występowania dinozaurów sięgająca 750 mln lat

W powiększeniu kosmos przypomina kolosalną sieć złożoną z jasnych pasm galaktyk oddzielonych niewyobrażalnie pustymi plamami. Jeśli masz ochotę na kryzys egzystencjalny, obejrzyj ten film z przelotu VR i pamiętaj, że każda z tych rozmytych plam światła to cała galaktyka, każda zawierająca miliony gwiazd i miliardy planet.

DESI nie jest jednak przeznaczony tylko do tworzenia niesamowitych map i filmów. Jego celem jest poszukiwanie dowodów na istnienie ciemnej energii, tajemniczej siły, która powoduje przyspieszenie ekspansji wszechświata. Według naszego najlepszego obecnie modelu kosmologicznego – modelu zimnej ciemnej materii Lambda (LCDM, skrót od Lambda cold dark matter) – ciemna energia stanowi 68% zawartości Wszechświata, ale wiemy o niej niepokojąco mało.

Teleskop ten został zaprojektowany do obrazowania milionów galaktyk i kwazarów w celu pomiaru ich odległości i prędkości, a przy wystarczającej liczbie skatalogowanych obiektów astronomowie mogą obliczyć, jak zmieniało się tempo rozszerzania się Wszechświata w czasie. To może nam powiedzieć więcej o naturze ciemnej energii w różnych epokach głębokiego czasu.

Żaden eksperyment spektroskopowy nie zapewnił wcześniej tak dużej ilości danych, a my w dalszym ciągu gromadzimy dane z ponad miliona galaktyk co miesiąc. To zdumiewające, że mając dane zaledwie z pierwszego roku, możemy już zmierzyć historię ekspansji naszego wszechświata w siedmiu różnych wycinkach czasu kosmicznego, każdy z dokładnością od 1 do 3%.

— powiedziała Nathalie Palanque-Delabrouille, współrzeczniczka eksperymentu

Większość dotychczasowych analiz zgadza się z modelem LCDM, który mówi, że ciemna energia powinna pozostać stała przez cały czas kosmiczny. Kiedy jednak zespół połączył dane DESI z danymi z innych badań, znalazł kilka intrygujących wskazówek, które nie do końca pasują do przyjętego modelu. Najbliższe nam galaktyki nie wydawały się oddalać tak szybko, jak powinny, jeśli ciemna energia była stała. Oznacza to, że z czasem jego wpływ może słabnąć.

Jeśli tak jest, może to mieć poważne konsekwencje dla ostatecznego losu absolutnie wszystkiego. Wcześniej najbardziej prawdopodobny scenariusz końca Wszechświata zakładał, że ciemna energia w końcu odepchnie wszystko tak daleko od siebie, że atomy nie będą już w stanie łączyć się w cząsteczki, pozostawiając kosmos zimnym, ciemnym i nudnym miejscem. Ale jeśli ciemna energia jest bardziej zmienna, ta „śmierć cieplna” może nie być tym, czym się to wszystko skończy.

DESI wykorzystuje kwazary do badania najodleglejszych regionów wszechświata
DESI wykorzystuje kwazary do badania najodleglejszych regionów wszechświata | fot. NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld and DESI collaboration

Zanim jednak zbytnio rozpędzimy, warto zauważyć, że dane DESI są wciąż bardzo wstępne. Wskazówki nie zostały poparte rygorem five-sigma, wymaganym, aby mieć pewność, że nie jest to anomalia statystyczna. Na razie istnieje bardzo duża szansa, że te niespójności znikną całkowicie po zebraniu i przeanalizowaniu danych z pełnych pięciu lat.

„To z pewnością coś więcej niż ciekawostka” – powiedziała dr Palanque-Delabrouille dziennikowi The New York Times. „Nazwałbym to wskazówką. Tak, to jeszcze nie dowód, ale jest to interesujące”..

DESI ma zakończyć gromadzenie danych w 2026 roku, po czym może otrzymać aktualizację, aby móc kontynuować pracę. W ciągu następnych kilku lat naukowcy rozwiążą prawdopodobnie najbardziej kłopotliwe pytanie w kosmologii.

Wyniki badań są dostępne w serii wczesnych artykułów na ten temat w arXiv.

➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!

źródło: Laboratorium w Berkeley ” New Atlas