Шесть лет наблюдений, 669 миллионов галактик: чему научил ученых Обзор темной энергии
Международный проект Dark Energy Survey (DES) — «Обзор темной энергии» — завершил анализ всех данных, собранных за шесть лет наблюдений Вселенной. С 2013 по 2019 год в нем приняли участие 400 ученых из разных стран. С помощью 570-мегапиксельной камеры DECam на 4-метровом телескопе обсерватории Серро-Тололо в Чили они картировали небосвод. В результате DES каталогизировал сведения о 669 миллионах галактик, охватив около одной восьмой части неба. Цель этого грандиозного обзора — найти закономерности в распределении галактик и других космических объектов, которые помогут раскрыть природу загадочной темной энергии, ответственной за ускоренное расширение Вселенной.
В январе 2026 года команда DES впервые представила результаты, полученные на основе всех шести лет данных сразу. Основной упор сделан на комбинации двух взаимодополняющих методов наблюдения: слабого гравитационного линзирования и кластеризации (скоплений) галактик.
Слабое гравитационное линзирование — это едва заметное искажение пути света от далеких галактик под действием гравитации материи между ними (например, масс галактик или скоплений). Измеряя степень этих искажений и взаимное расположение миллионов галактик, ученые могут восстановить распределение вещества во Вселенной и проследить, как оно менялось со временем.
Кроме того, коллектив DES впервые объединил все четыре классических «маяка» космологии, которые планировалось использовать еще при создании проекта: наблюдения барионных акустических осцилляций (характерного масштаба в распределении галактик), сверхновых типа Ia, скоплений галактик и слабого гравитационного линзирования. Еще 25 лет назад создатели проекта поставили цель задействовать все эти методы, и теперь она достигнута — весь массив разнородных данных собран воедино в одном анализе.
Новые результаты усилили ограничения на космологические параметры по сравнению с предыдущими этапами DES более чем вдвое. Иными словами, диапазон возможных значений, в которых могут находиться ключевые характеристики Вселенной (например, плотность материи или «податливость» структуры к гравитационному коллапсу), сузился благодаря учету полного объема данных. При этом важно, что свежие результаты согласуются с выводами предыдущих лет и не противоречат предсказаниям принятой модели Вселенной. Полнота данных не выявила никаких неожиданных отклонений — скорее, она позволила подтвердить и уточнить то, что было намечено ранее.
Специально проверялись два варианта космологической модели. Первый — это стандартная модель ΛCDM (лямбда-CDM), где темная энергия представлена космологической постоянной с неизменной плотностью, а Вселенная состоит из обычной и холодной темной материи. Второй — расширенный вариант wCDM, в котором допускается, что плотность темной энергии может меняться со временем. По данным DES видно, что реальная Вселенная в основном соответствует стандартной модели ΛCDM. Даже модель с «динамической» темной энергией показывает не лучшее согласие с наблюдениями, чем обычная ΛCDM. Никаких признаков того, что темная энергия эволюционирует во времени, не обнаружено — она по-прежнему выглядит как постоянная сущность, подобная той самой космологической постоянной Эйнштейна.
Однако есть и интрига: один параметр все же не сходится полностью. Речь идет о том, насколько сильно вещество во Вселенной собирается в структуры под действием гравитации (степень «комковатости» распределения материи). По данным наблюдений ранней Вселенной — например, реликтового излучения — стандартная теория прогнозирует определенную степень кластеризации материи к сегодняшнему дню.
Еще в предыдущих анализах DES было замечено небольшое расхождение: галактики оказываются распределены чуть более однородно, чем ожидалось теоретически. Теперь, после добавления новых данных, этот разрыв стал немного больше. Тем не менее статистической значимости ему пока не хватает, чтобы заявлять об ошибке стандартной модели – уверенности в отличии недостаточно. Примечательно, что разница не исчезает, даже если объединить результаты DES с данными других экспериментов. Впрочем, ученые подчеркивают: пока рано пересматривать космологическую модель, нужно собрать еще больше данных и уточнить расчеты.
Что дальше? Завершив основной этап, команда DES планирует сопоставить свои результаты с другими экспериментами, изучающими темную энергию, чтобы испытать альтернативные теории — в том числе расширенные модели гравитации. Итоговый анализ DES стал важным шагом вперед и в том смысле, что он прокладывает дорогу новым проектам.
В ближайшие годы стартует работа обсерватории имени Веры Рубин с ее масштабным обзором LSST (Legacy Survey of Space and Time). Этот проект за 10 лет просканирует все небо Южного полушария. Он внесет в каталог около 20 миллиардов галактик — на порядок больше, чем в DES. Данные LSST можно будет объединить с результатами таких обзоров, как DES, чтобы измерять космологические параметры с беспрецедентной точностью.
На обложке фото скопления галактик Пуля. Этот кластер состоит из двух сталкивающихся скоплений галактик, одно из которых движется сквозь другое на расстоянии около 3,7 миллиарда световых лет в созвездии Киля. Вместе они действуют как гравитационные линзы. Это явление делает скопление Пуля убедительным доказательством существования темной материи. Источник: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA
Самое популярное
