Трехмерная карта вселенной: ее составляли 20 лет и она уже удивила ученых |

Содержание

Астрофизики Berkeley Lab создали самую большую в истории 3D карту Вселенной

Спектроскопический прибор для изучения темной энергии (DESI) создает самую большую трехмерную карту космоса DESI. Он уже отобразил больше галактик, чем все предыдущие исследования вместе взятые. И это только начало.

Данные первого запуска спектроскопического прибора для изучения темной энергии (DESI) позволили создать самую большую и подробную 3D-карту Вселенной на сегодняшний день. Потрясающее изображение показывает гигантскую космическую паутину галактик на расстоянии миллиардов световых лет и это пока только самое начало работы.

Первый участок трехмерной карты космоса, созданной DESID. Schlegel/Berkeley Lab using data from DESI

Изображение содержит 7,5 миллионов галактик на расстоянии около 5 миллиардов световых лет в направлении созвездия Девы, с расположением Земли в левом нижнем углу. Поскольку крупномасштабная структура космоса хорошо видна, нетрудно понять, почему ее часто называют космической паутиной, и астрономы могут многое узнать из этих данных.

«В этом есть много удивительного», — говорит Жюльен Ги, ученый из Лаборатории Беркли, которая руководит проектом DESI. «В распределении галактик на трехмерной карте есть огромные скопления, нити и пустоты. Это самые большие структуры во Вселенной. Но в них можно найти следы самой ранней Вселенной и историю ее расширения с тех пор».

(GIF-image) Трехмерная «компьютерная томография» Вселенной, сделанная DESI. Земля находится в левом нижнем углу и наблюдается на расстоянии более 5 миллиардов световых лет в направлении созвездия Девы. По мере продвижения видеоролика перспектива расширяется в сторону созвездия Бутса. Каждая цветная точка представляет собой галактику, которая, в свою очередь, состоит из сотен миллиардов звезд. Гравитация стянула галактики в «космическую паутину» из плотных скоплений, нитей и пустот. (Credit: D. Schlegel/Berkeley Lab с использованием данных DESI)

DESI собирает подробные данные о цветовом спектре галактик, которые могут показать, насколько далеко находится та или иная галактика. Поскольку Вселенная постоянно расширяется, свет от более удаленных галактик растягивается, поэтому его длины волн смещаются в красную часть спектра. Таким образом, галактики, которые кажутся более красными по цвету, находятся дальше, и DESI использует это для построения своей трехмерной карты.

Photo Credits: До среза трехмерной карты галактик, полученной в ходе завершенного проекта Sloan Digital Sky Survey (слева) и по результатам первых нескольких месяцев работы спектроскопического прибора для изучения темной энергии (DESI; справа). Земля находится в центре, а самые далекие галактики удалены на расстояние более 10 миллиардов световых лет. Каждая точка представляет одну галактику. Этот двухмерный срез трехмерной карты DESI показывает только около 800 000 из 7,5 миллионов галактик, наблюдаемых в настоящее время, что является лишь малой частью 35 миллионов галактик, которые будут представлены на окончательной карте. (Credit: D. Schlegel/Berkeley Lab с использованием данных DESI)

Установленный на телескопе Майалла в Аризоне, DESI проводит свои измерения с помощью довольно уникальной установки. Свет проходит через шесть больших линз, а затем улавливается массивом оптоволоконных кабелей, управляемых 5 000 роботизированных позиционных устройств, которые могут перемещать кабели в необходимые положения с точностью до 10 микрон. Оттуда свет направляется в 10 спектрографов, которые разделяют его на составляющие для анализа.

Новый квазар, обнаруженный с помощью DESI, дает представление о Вселенной, какой она была почти 13 миллиардов лет назад, менее чем через миллиард лет после Большого взрыва. Это самый далекий квазар, обнаруженный с помощью DESI на сегодняшний день, из отобранных DESI квазаров с очень высоким смещением. На втором плане показан этот квазар и окружающая его область по результатам исследований DESI Legacy. (Credit: Jinyi Yang, Steward Observatory/University of Arizona)

Текущая карта была составлена в течение первых семи месяцев работы DESI в 2021 году, но работа только началась. К моменту завершения основной миссии в 2026 году прибор зарегистрирует более 35 миллионов галактик, удаленных на расстояние до 11 миллиардов световых лет. Эта огромная кладовая информации позволит узнать новые подробности о галактиках, черных дырах, квазарах и темной энергии — таинственной силе, заставляющую ускоряться расширяющуюся Вселенную.

рекомендации

Источник: Berkeley Lab

Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.

Крупнейшая 3D-карта Вселенной начинает раскрывать историю ее расширения

Астрономия

17.01.2022

542 2 минут чтения

Спектрографический прибор темной энергии (DESI) только что завершил первые семь месяцев своей миссии по наблюдению за небом. Он показывает самую большую и самую подробную трехмерную карту Вселенной из когда-либо созданных. Благодаря ей астрономы уже раскрывают секреты самых мощных источников света во Вселенной, а в будущем она позволит лучше понять ее историю.

Это трехмерная карта космоса с изображением скоплений, нитей и пустот, предоставленная обсерваторией Китт Пик в США. С мая 2021 года на телескопе Mayall (4 метра) установлен спектрографический прибор Dark Energy Spectrographic Instrument (DESI), который ведет съемку неба. Ожидается, что к концу эксплуатации в 2026 году в его каталоге будет более 35 миллионов галактик, что позволит ученым начать широкий спектр космологических и астрофизических исследований.

Важно отметить, что 70% плотности энергии Вселенной, по-видимому, обусловлено «темной энергией» неизвестной природы, которая, как известно, лишь ускоряет расширение Вселенной. В то время как гравитация должна замедлять расширение Вселенной, скорость расширения на самом деле ускоряется, обнаруживая больше темной энергии. Последнее никогда не наблюдалось непосредственно, хотя ее воздействие было измерено.

3D-карта Вселенной от DESI: каждая цветная точка представляет собой галактику, которая, в свою очередь, состоит из сотен миллиардов звезд. Земля находится внизу слева, вид на более чем 5 миллиардов световых лет в направлении созвездия Девы. По мере развития анимации перспектива расширяется в сторону созвездия Волопас. Данные D. Schlegel/Berkeley Lab/DESI.

Миссия, раскрывающая прошлое и будущее Вселенной

Наблюдательная миссия начала осуществляться не сразу. Построенный в 2015 году, спектрограф DESI открыл свои 5000 «глаз» в 2019 году, хотя кризис здравоохранения задержал его запуск… Волоконно-оптические глаза позиционируются роботами с точностью до 10 микрон. «Это меньше толщины человеческого волоса«, — сказал физик Клаус Хоншайд из Университета штата Огайо, сонаучный сотрудник, ответственный за прибор, который представит первый доклад на сессии DESI. «И вы должны расположить каждого робота так, чтобы собрать свет от галактик, удаленных на миллиарды световых лет«, — добавил он.

Через пять лет спектрограф должен помочь астрономам понять, какую роль темная энергия играет в расширении Вселенной, изучив ее прошлое, и что ждет ее в будущем. Для этого будет измерено расстояние до 35 миллионов галактик и 2,4 миллиона квазаров — разновидности особо ярких галактик — на более чем трети всего неба. Ученые смогут измерить изменение скорости расширения Вселенной с беспрецедентной точностью. Такой уровень точности необходим для получения детальных изображений цветового спектра миллионов галактик.

DESI может разложить свет от каждой галактики на цветовые спектры и определить степень красного смещения света. Мы знаем, что чем больше красное смещение спектра света от галактики, тем дальше она от нас. Эти красные смещения позволяют DESI увидеть всю глубину неба и, картируя скопления и суперкластеры галактик, определить историю ее расширения. Скопления и суперкластеры несут в себе отголоски своего первоначального формирования, когда они были лишь рябью в раннем космосе.

В рамках исследования уже каталогизировано более 7,5 миллиона галактик, и ежемесячно добавляется более миллиона. Только в ноябре 2021 года DESI составил каталог красных смещений 2,5 миллиона галактик.

Черные дыры и яркие галактики

Кроме того, данные DESI используются для понимания поведения черных дыр средней массы в небольших галактиках. Черную дыру по определению очень трудно найти, если только она не притягивает достаточно материи, чтобы сформировать активное галактическое ядро (АЯГ): газ, пыль и другие материалы.

В больших галактиках АЯГ являются одними из самых ярких объектов, но в маленьких галактиках АЯГ гораздо труднее отличить от молодых звезд. Однако DESI предоставит больше информации о ядрах небольших галактик, что даст ученым подсказки о том, как яркие АЯГ формировались в ранней Вселенной.

Прибор также позволит лучше понять эволюцию квазаров, самых ярких объектов в нашей Вселенной.

Подпишитесь на нас:Дзен.Новости / Вконтакте / Telegram

Ученые представили самую большую трехмерную карту Вселенной

На этой карте показаны 11 миллиардов лет истории Вселенной, причем ближайшие к Земле галактики показаны фиолетовым и синим цветом, а далекие — желтым и красным.
(Изображение предоставлено EPFL)

После пяти лет изучения самых глубоких уголков космоса исследователи опубликовали то, что они называют «самой большой трехмерной картой Вселенной». Нет, вы не можете видеть свой дом.

Невероятная карта является результатом продолжающегося проекта под названием Sloan Digital Sky Survey (SDSS) — амбициозного международного проекта по картированию расширения наблюдаемой Вселенной и, надеюсь, решению нескольких 9 задач.0005 космических загадок в процессе. С помощью этого новейшего обновления проект нанес на карту и измерил более 2 миллионов галактик, простирающихся от нашего Млечного Пути до древних объектов на расстоянии более 11 миллиардов световых лет.

Связанный: 11 увлекательных фактов о нашем Млечном Пути

Новая подробная карта поможет астрономам собрать воедино мрачный период расширения Вселенной, известный как «разрыв».

«Мы довольно хорошо знаем как древнюю историю Вселенной, так и ее недавнюю историю расширения, но между 11 миллиардами лет существует неприятный пробел», — говорит Кайл Доусон, космолог из Университета Юты и ведущий исследователь проекта. говорится в заявлении . «В течение пяти лет мы работали, чтобы заполнить этот пробел».

Разрыв начинается через несколько миллиардов лет после Большого Взрыва . Ученые могут измерить скорость расширения Вселенной до этого благодаря космическому микроволновому фону — древнему излучению, оставшемуся с младенчества Вселенной, которое исследователи все еще могут обнаружить; и они могут рассчитать недавнее расширение, измеряя, как расстояние между Землей и близлежащими галактиками увеличивается с течением времени. Но расширение в среднем периоде мало изучено, потому что свет галактик, находящихся на расстоянии более нескольких сотен миллионов световых лет, может быть невероятно слабым. Чтобы восполнить пробел, группа из более чем 100 ученых со всего мира посмотрела не только на далекие галактики, но и на ярко горящие квазары (чрезвычайно яркие объекты, питаемые самыми голодными черными дырами в космосе).

Ключом к этому обзору является явление, называемое красным смещением, — процесс, при котором свет от самых древних, далеких галактик буквально растягивается расширением Вселенной, увеличивая длину волны и сдвигая его в сторону более красного конца спектра. В результате этого космического изменения цвета далекие источники света кажутся краснее, а те, что ближе к Земле, — голубее (вы можете увидеть это явление, показанное на картах команды выше).

Связанный контент

Чтобы рассчитать скорость космического расширения 11 миллиардов лет назад, команда измерила красное смещение миллионов удаленных объектов вместе с их скоростями — измерение, которое показывает, насколько галактику тянет гравитация другой материи вокруг него. Результаты команды, описанные в 23 новых исследованиях , опубликованных 20 июля, показывают, что Вселенная начала расширяться с повышенной скоростью около 6 миллиардов лет назад после периода замедления.

Ученые приписывают расширение Вселенной таинственной силе, называемой темной энергией , хотя никто точно не знает, что это такое и где она существует. Исследования, подобные этому, помогают ученым лучше ограничивать свойства темной энергии, говорят исследователи, хотя это еще далеко от понимания. Решение этой загадки придется отложить до другого дня… будем надеяться, что не за много миллиардов лет.

Первоначально опубликовано на Live Science.

Брэндон — редактор по космонавтике и физике в Live Science. Его статьи публиковались в The Washington Post, Reader’s Digest, CBS.com, на веб-сайте Фонда Ричарда Докинза и в других изданиях. Он имеет степень бакалавра творческого письма в Университете Аризоны, а также несовершеннолетние в области журналистики и медиа-искусства. Больше всего ему нравится писать о космосе, науках о Земле и тайнах Вселенной.

Рекордная 3D-карта Вселенной из 90 000 таит в себе большие сюрпризы

История Вселенной, насколько мы можем видеть с помощью различных инструментов и телескопов, от … [+] до максимальной современной глубины SDSS. Сейчас мы подошли к SDSS-16, который может восходить всего к 3 миллиардам лет после Большого взрыва, в процессе картируя более 2 миллионов галактик.

ЦИФРОВОЙ ОБЗОР НЕБА SLOAN (SDSS)

Из чего состоит Вселенная? Насколько быстро она расширяется сегодня и как эта скорость расширения меняется со временем? Если бы мы могли знать ответы на эти вопросы, мы бы поняли как прошлую историю, так и будущую судьбу нашей Вселенной. Но даже с нашими лучшими измерениями самой Вселенной разные методы не дают одного и того же ответа. Измерение остаточного свечения Большого взрыва, космического микроволнового фона, дает нам один набор ответов, в то время как измерение звезд, галактик и сверхновых дает нам другой, несовместимый ответ. Это несоответствие, возможно, является самой большой загадкой в современной космологии.

Но с данными более чем за два десятилетия — и подробной трехмерной картой более чем 2 миллионов галактик — Sloan Digital Sky Survey может помочь нам наконец разгадать эту космическую загадку. Эти галактики разбросаны более чем на 19 миллиардов световых лет во всех направлениях, что соответствует более чем 11 миллиардам лет космической истории в нашей расширяющейся Вселенной. Но из чего он сделан? Насколько быстро он расширяется сегодня? Что еще мы узнали и что ждет астрофизику дальше? Вот примечательная история.

Расширяющаяся Вселенная, полная галактик и сложной структуры, которую мы наблюдаем сегодня, возникла из . .. [+] меньшего, более горячего, более плотного, более однородного состояния. Нам понадобились тысячи ученых, работавших сотни лет, чтобы прийти к этой картине, и все же отсутствие единого мнения о том, какова на самом деле скорость расширения, говорит нам о том, что либо что-то ужасно неправильно, либо у нас где-то есть неопознанная ошибка, либо что-то не так. новая научная революция не за горами.

К. ФОШЕ-ЖИГЕР, А. ЛИДЗ И Л. ХЕРНКВИСТ, НАУКА 319, 5859 (47)

Представьте себе Вселенную, если сможете, на ранних стадиях горячего Большого Взрыва. В течение первых нескольких минут между субатомными частицами может произойти ядерный синтез, создающий легкие элементы, такие как различные изотопы водорода и гелия. В последующие годы гравитация притягивает материю — как обычную, так и темную материю — в области наибольшей плотности, в то время как излучение отталкивает обычную материю (с которой оно взаимодействует) иначе, чем темную материю (с которой оно не взаимодействует). т).

Этот эффект притяжения гравитацией и выталкивания другими взаимодействиями создает волнообразные эффекты в плотности обычной материи. Миллиарды лет спустя, после того как Вселенная расширится и сформирует звезды и галактики, эти волны все еще можно увидеть: они запечатлены в самой Вселенной. Если вы коснетесь любой случайной галактики и зададите вопрос: «Насколько вероятно, что я найду другую галактику на определенном расстоянии?» как это воздействие меняется по мере расширения Вселенной.

ЕЩЕ ДЛЯ ВАС

Стандартные свечи (L) и стандартные линейки (R) — это два разных метода, которые астрономы используют для измерения … [+] расширения пространства в разное время/на разных расстояниях в прошлом. По мере расширения Вселенной отдаленные объекты кажутся тусклее определенным образом, но расстояния между объектами также изменяются определенным образом. Оба метода независимо друг от друга позволяют нам сделать вывод об истории расширения Вселенной.

NASA/JPL-CALTECH

Например, в нашей близлежащей Вселенной, которая расширялась в течение 13,8 миллиардов лет после Большого взрыва, мы измерили, как галактики группируются вместе. Вы можете представить, что начинаете с галактики и устанавливаете невидимую «линейку» для измерения расстояния между этой галактикой и любой другой галактикой, которую вы можете найти. В среднем вы обнаружите, что:

вы, скорее всего, найдете галактику, близкую к вашей, потому что гравитация притягивает,
по мере того, как вы уходите дальше, вы (постепенно) с меньшей вероятностью найдете другую галактику,
, пока вы не столкнетесь с этой особенностью «волны», отпечатанной в самой ранней Вселенной.

Это означает, что сегодня, если вы нарисуете плавную кривую, которая представляет вероятность того, что вы найдете другую галактику, волновая особенность означает, что вы на самом деле с большей вероятностью найдете галактику, которая находится на расстоянии 500 миллионов световых лет от нас, чем вы ожидаете, но с меньшей вероятностью найдете его на расстоянии 400 или 600 миллионов световых лет от нас.

Этот отпечаток имеет название: барионные акустические колебания, потому что это обычная материя (барионы), отпечатывающая волны давления (акустические колебания) на крупномасштабной структуре Вселенной.

Иллюстрация моделей кластеризации из-за барионных акустических колебаний, где вероятность … [+] обнаружения галактики на определенном расстоянии от любой другой галактики определяется соотношением между темной материей и нормальной материей. По мере расширения Вселенной увеличивается и это характерное расстояние, что позволяет нам измерять постоянную Хаббла, плотность темной материи и даже скалярный спектральный индекс. Результаты согласуются с данными реликтового излучения, и Вселенная состоит примерно на 25% из темной материи, а не из 5% из обычной материи, со скоростью расширения около 68 км/с/Мпк.

ЗОСЯ РОСТОМЯНСКАЯ

Одно дело рассчитать эффект, который мы можем сделать с теоретической точки зрения. Другое дело — измерить эффект поблизости, что делает Sloan Digital Sky Survey с момента начала научной деятельности в 1998 году. Но измерить его по всей Вселенной, на протяжении большей части нашей космической истории — это гигантский скачок. только что вышел последний релиз.

Причина проста: размер акустической шкалы увеличивается и увеличивается по мере расширения Вселенной.

Другими словами, если вы можете нанести на карту галактики во Вселенной не только рядом, но и далеко, вы можете измерить, как Вселенная расширилась с течением времени. Есть много проблем, которые мешают, в том числе:

труднее увидеть далекие галактики, потому что они слабее,
труднее разрешить отдельные галактики, расположенные близко друг к другу,
трудно определить расстояние в третьем (глубинном) измерении,
и что другие эффекты могут влиять на наши выводы.

Простой пример предвзятости можно увидеть, просто взглянув на ближайшее к Земле скопление галактик: скопление Девы.

Все галактики скопления Девы находятся на расстоянии от 50 до 60 миллионов световых лет, но некоторые из них … [+] движутся к нам, а другие удаляются от нас со скоростью более 2000 км/с. Причина этих разных скоростей не в расширяющейся Вселенной, а скорее в гравитационной силе, создаваемой самим массивным скоплением галактик.

John Bowles / Flickr / CC-by-sa 2.0

Скопление Девы представляет собой большую группу галактик — более 1000 — на расстоянии от 50 до 60 миллионов световых лет. Есть несколько измерений, которые мы можем провести, чтобы понять, насколько удалена галактика: мы можем измерить ее яркость, мы можем измерить ее видимый размер и мы можем измерить ее красное смещение. Измерение красного смещения является важным компонентом, поскольку оно говорит нам, насколько быстро этот объект удаляется от нас, что является важным компонентом понимания того, как расширилась Вселенная.

Но есть две причины красного смещения любой конкретной галактики: крупномасштабное космическое расширение, одинаково влияющее на все галактики, и действие гравитации. Когда у вас есть большое скопление массы, такое как скопление галактик, это заставляет отдельные галактики внутри него двигаться очень быстро, в том числе вдоль направления нашей прямой видимости. Астрономы называют это своеобразным движением, которое накладывается на расширяющуюся Вселенную. Если бы мы начертили, где находятся галактики, и проигнорировали этот эффект, мы бы увидели, что их предполагаемое положение было неверным.

На самом деле, первые графики, которые видели этот эффект, привели к очень броскому названию для этих искажений пространства красного смещения: Пальцы Бога.

ВОГ, или Пальцы Бога, как известно, появляются в пространстве с красным смещением. Поскольку галактики в скоплениях могут получить … [+] дополнительное красное или синее смещение из-за гравитационного влияния окружающих их масс, те положения галактик, которые мы выводим из красного смещения, будут искажены вдоль нашего луча зрения, что приведет к Пальцам Эффект бога. Когда мы выполняем наши исправления и переходим из пространства красного смещения (слева) в реальное пространство (справа), ВОГ исчезают.

ТЕГМАРК М. И ДРУГИЕ. 2004, APJ, 606, 702

Но при достаточно хорошем понимании Вселенной мы можем скорректировать этот эффект и преобразовать наши карты из «пространства красного смещения», которое смещено, в «реальное пространство», где это смещение удаленный. В последних результатах Sloan Digital Sky Survey не только используется беспрецедентно большое количество галактик на самом большом расстоянии за всю историю, они также используют полный набор поправок, которые мы знаем, как делать в современной космологии. Мы можем быть более чем когда-либо уверены в том, что Вселенная, какой мы ее видим, является отражением того, какая она есть на самом деле.

Что касается данных, у нас никогда не было ничего подобного. В течение последних 2 миллиардов лет у нас есть свет от ближайших галактик, нанесенный на карту в течение первого десятилетия Слоановского цифрового обзора неба (1998–2008). Кроме того, у нас есть старые красные галактики, которые уносят нас от 2 до 7 миллиардов лет назад. Кроме того, есть молодые голубые галактики возрастом от 6 до 8 миллиардов лет назад, а также квазары возрастом от 7 до 11 миллиардов лет назад. Даже более того, от 11 миллиардов лет до немногим более 12 миллиардов лет назад, у нас есть выборка галактик, излучающих свет от своих атомов водорода, что переносит нас в более ранние времена, чем когда-либо, когда речь идет о структурообразовании.

Карта SDSS показана в виде радуги цветов, расположенной в пределах наблюдаемой Вселенной (внешняя … [+] сфера, показывающая флуктуации космического микроволнового фона). Мы находимся в центре этой карты. Вставка для каждого участка карты с цветовой кодировкой включает изображение типичной галактики или квазара из этого участка, а также сигнал шаблона, который измеряет там команда eBOSS. Глядя вдаль, мы оглядываемся назад во времени. Таким образом, расположение этих сигналов показывает скорость расширения Вселенной в разные периоды космической истории.

Ананд Райчур (EPFL), Эшли Росс (Университет штата Огайо) и сотрудничество SDSS

Карта и более ранние эксперименты SDSS теперь предоставили самые точные измерения истории расширения в самом широком диапазоне космического времени. Эти исследования позволяют нам связать все эти измерения в полную историю расширения Вселенной».

И тем не менее, история, которую мы узнаем, утешительна во многих отношениях — поскольку она независимо подтверждает ряд вещей, которые мы считали правдой, — но она проливает удивительный свет на многие аспекты Вселенной.

Неудивительные результаты чрезвычайно важны. Во-первых, они обнаружили, что темная энергия невероятно согласуется с космологической постоянной: нет убедительных доказательств того, что она развивается со временем или меняется в пространстве. Его плотность энергии остается постоянной во времени. Еще одним захватывающим подтверждением является то, что Вселенная невероятно плоская в пространстве: ее максимально допустимая кривизна составляет всего 0,2% от критической плотности, ограничение, которое в 20 раз сильнее, чем прошлогоднее спорное утверждение о том, что Вселенная может быть замкнутой, а не плоской.

Трехмерная реконструкция 120 000 галактик и свойств их кластеризации из Sloan Digital Sky … [+] Обзор. Последние данные этих обзоров позволяют нам провести ряд замечательных подробных анализов и говорят нам, насколько плоская Вселенная. В отличие от предыдущего исследования, в котором утверждалось, что Вселенная может иметь кривизну на уровне 4%, это указывает на то, что 0,2% — это абсолютный максимум.

ДЖЕРЕМИ ТИНКЕР И СОТРУДНИЧЕСТВО SDSS-III

Есть и другие неудивительные результаты, которые также свидетельствуют о постепенном улучшении нашего понимания. Мы до сих пор не увидели отпечатка нейтрино в крупномасштабной структуре Вселенной, ограничивающего их общую массу (электронных, мюонных и тау-нейтрино вместе взятых) менее 0,11 эВ, а это означает, что электрон должен находиться на по меньшей мере в 4,6 миллиона раз тяжелее, чем все три массы нейтрино вместе взятые. Они нашли Вселенную, состоящую на 70 % из темной энергии и на 30 % из всей материи (обычной и темной материи вместе взятых), с неопределенностью всего ~1 % на обоих рисунках.

Но самым неожиданным результатом стала попытка измерить скорость расширения Вселенной. Помните, что по этому поводу существуют огромные разногласия, так как команды, которые измеряют расстояния до объектов индивидуально (известный как метод «лестницы расстояний»), постоянно получают значения 72–75 км/с/Мпк, но команды, которые постоянно используют космический микроволновый фон, получить значения между 66-68 км/с/Мпк.

Не обращаясь ни к одному из двух других наборов данных, наилучшие результаты этого последнего исследования дают скорость расширения 68,2 км/с/Мпк, что требует наличия Вселенной с темной энергией.

Когда вы комбинируете данные барионных акустических колебаний (синяя полоса) с данными о содержании … [+] легких элементов (BBN), вы получаете ограничение, согласно которому скорость расширения Вселенной составляет ~68 км/с/Мпк. . Это согласуется с результатами CMB, но противоречит результатам космической лестницы расстояний.

Ева-Мария Мюллер (Оксфордский университет) и SDSS Collaboration

Но есть одна загвоздка. В какой-то момент вы должны предоставить значение, которое отвечает на вопрос «насколько велика была Вселенная в это конкретное время?» Вы можете сделать это изящно с данными из космического микроволнового фона, который представляет собой узкий серый эллипсоид на графике выше. Но это лишило бы цели иметь независимый набор данных, так же как использование эллипсоида «лестницы расстояний» (фиолетового цвета) лишило бы возможности иметь независимый набор данных.

Вот почему команда использовала данные BBN: нуклеосинтез Большого взрыва. Измеряя распространенность различных изотопов водорода и гелия, образовавшихся вскоре после Большого взрыва, мы можем получить ограничение скорости расширения, которое не зависит ни от чьих измерений. Несмотря на то, что остается некоторое пространство для маневра, совершенно ясно, что эти данные свидетельствуют в пользу более низкой скорости расширения из-за космического микроволнового фона. Это не решает нашей космической головоломки о том, как быстро расширяется Вселенная, но углубляет ее, добавляя замечательный новый набор данных в лагерь, благоприятствующий более низкой скорости его ценности.

Ряд различных групп, стремящихся измерить скорость расширения Вселенной, вместе с их … [+] результатами, закодированными цветом. Последние результаты, полученные только от BAO + BBN, дают значение 68,2 км/с/Мпк. Обратите внимание на большое расхождение между ранними (два верхних) и поздними (другие) результатами, при этом планки погрешностей намного больше для каждого из поздних вариантов. Единственное значение, которое подверглось критике, — это значение CCHP, которое было повторно проанализировано и оказалось, что его значение ближе к 72 км / с / Мпк, чем к 69..8.

Л. ВЕРДЕ, Т. ТРЕУ И А.Г. РИСС (2019), ARXIV:1907.10625

Вселенная не искривлена в самых больших масштабах, но пространственно плоская до 499 частей на 500: самое жесткое ограничение из когда-либо существовавших. Вселенной не только нужна темная энергия, но она составляет 70% Вселенной и полностью согласуется с космологической постоянной. Из остальных 30 % 25 % составляют темная материя и всего 5 % — нормальная материя, при этом Вселенная расширяется со скоростью 68,2 км/с/Мпк. Это основано на более чем 2 миллионах галактик, наблюдаемых с расстояния более 19миллиардов световых лет, что соответствует более чем 11 миллиардам лет космической истории.

В ближайшие годы Спектроскопический прибор темной энергии (DESI) позволит нам исследовать десятки миллионов галактик, а еще больше продвинется вперед с запуском Евклида ЕКА, WFIRST НАСА и наземной обсерватории Веры Рубин Национального научного фонда.