Всесвіт розширюється дедалі швидше. Хоча ніхто досі впевнено не може пояснити, чому це відбувається, дослідники з проєкту «Огляд темної енергії» (Dark Energy Survey, DES) принаймні мають стратегію у пошуках відповіді. Вони поєднують результати вимірювань розподілу речовини, галактик і скупчень галактик, щоб краще зрозуміти, що спонукає Всесвіт розширюватися прискорено.
Досягти цілі поєднання різних даних вимірювань виявилося досить складно, але зараз наукова група під керівництвом дослідників Національної прискорювальної лабораторії SLAC (SLAC National Accelerator Laboratory, колишній Центр Стенфордського лінійного прискорювача, Stanford Linear Accelerator Center, SLAC — Ред.) Міністерства енергетики США, Стенфордського та Аризонського університетів знайшла рішення. Аналіз спостережних даних, результати якого 6 квітня поточного року оприлюднено в Physical Review Letters, дає більш точні оцінки середньої густини речовини, а також її схильності до скупчування — двох головних параметрів, які допомагають фізикам досліджувати природу темної матерії та темної енергії, таємничих субстанцій, які складають переважну більшість Всесвіту.
«Це одне з найкращих обмежень від одного з найкращих наборів даних на сьогодні», — сказав Чун-Гао То (Chun-Hao To), головний автор нової статті з SLAC в Стенфорді, який працює з директором Інституту астрофізики та космології частинок імені Кавлі Рісою Векслер (Risa Wechsler).
Попередня мета
Коли DES став укладати в 2013 році мапу восьмої частини неба, метою було зібрати чотири типи даних: відстань до певних типів наднових (зір, що вибухнули); розподіл речовини у Всесвіті; розподіл галактик; розподіл скупчень галактик. Кожен з цих типів даних дає змогу науковцям дізнатися щось про те, як Всесвіт еволюціонував з часом.
В ідеалі вчені мали б об’єднати всі чотири набори даних, щоб покращити оцінки значення середньої густини речовини у Всесвіті, але тут є проблема: розподіл речовини, галактик і скупчень галактик тісно пов’язані. Якщо дослідники не беруть до уваги ці взаємозв’язки, вони у підсумку отримують «подвійне підраховування», тобто одні дані враховують двічі і їхня «вага» зростає, а натомість інші дані роблять менший внесок в остаточний результат, сказав То.
Щоб уникнути неправильної роботи з цією інформацією, астрофізик Аризонського університету Елізабет Краузе (Elisabeth Krause) та її колеги розробили нову модель, яка дає змогу належним чином врахувати зв’язки у розподілі всіх трьох величин: речовини, галактик та скупчень галактик. Застосувавши її, науковці змогли виконати уперше в історії аналіз, правильно поєднавши всі різнорідні набори даних, щоб дізнатись про темну речовину та темну енергію.
Покращення оцінок
Застосування моделі Краузе до аналізу DES має два наслідки, говорить То. По-перше, вимірювання розподілу речовини, галактик і скупчень галактик, зазвичай, призводить до різного роду помилок. Поєднання всіх трьох вимірювань полегшує виявлення таких помилок, роблячи аналіз більш надійним. По-друге, три вимірювання відрізняються тим, наскільки вони чутливі до середньої густини речовини та її скупченості. Як результат, поєднання всіх трьох дає змогу поліпшити точність, з якою DES може вимірювати темну матерію і темну енергію.
Тепер, коли наукова група може одночасно включати речовину, галактики та скупчення галактик у свій аналіз, додавання даних спостережень наднових зір буде відносно простим, бо ці дані не так тісно пов’язані з іншими трьома типами даних, сказав То. «Найближчим наступним кроком, — зауважив він, — є застосування нового способу до даних DES 3-го року спостережень, які отримано з втричі більшої частини неба, ніж виконані раніше». Це не так просто, як здається: хоча основна ідея така сама, але потрібні додаткові зусилля для вдосконалення моделі, щоб утримати високу якість нового результату, підкреслив То.
«Цей аналіз справді вражає», — сказала Векслер. «Я сподіваюся, що це встановить новий стандарт у тому, як ми зможемо аналізувати дані та дізнаватися про темну енергію з великих оглядів, не лише від DES, але й з неймовірних даних, яких ми з нетерпінням чекаємо, що будуть за кілька років отримані в огляді (Legacy Survey of Space and Time — Ред.) обсерваторії Віри Рубін».
За інф. з сайту https://phys.org
