To najdokładniejszy jak dotąd obraz ekspansji wszechświata. Przełomowe wyniki badań

Zespół naukowców współpracujących w ramach przedsięwzięcia Dark Energy Survey ogłosił publikację najbardziej kompletnej i precyzyjnej analizy historii ekspansji wszechświata, obejmującej ostatnie 6 miliardów lat. Po raz pierwszy wykorzystano pełny zestaw danych zebranych w trakcie 6 lat obserwacji nieba. Choć wyniki w dużej mierze potwierdzają standardowy model kosmologii, wskazują również na pewne rozbieżności w opisie sposobu, w jaki materia grupuje się we wszechświecie. To sprawia, że pytanie o naturę ciemnej energii wciąż pozostaje jednym z najważniejszych wyzwań współczesnej nauki.

Nowy etap badań nad ekspansją wszechświata

Dark Energy Survey to międzynarodowy projekt badawczy, którego celem jest poznanie natury tajemniczej ciemnej energii odpowiedzialnej za przyspieszanie ekspansji wszechświata. W jego ramach w latach 2013–2019 zarejestrowano dane dotyczące 669 milionów galaktyk oddalonych o miliardy lat świetlnych od Ziemi, mapując około jedną ósmą całego nieba. 

Obserwacje prowadzono przez 758 nocy przy użyciu kamery Dark Energy Camera o rozdzielczości 570 megapikseli, skonstruowanej przez Departament Energii USA. Została ona zamontowana na 4-metrowym teleskopie Víctor M. Blanco w chilijskim obserwatorium Cerro Tololo.

Zgromadzony materiał umożliwił analizę subtelnych zniekształceń kształtów galaktyk, co pozwala odtworzyć rozkład materii we wszechświecie na przestrzeni ostatnich 6 miliardów lat. Dzięki tej rekonstrukcji można określić, ile ciemnej energii i ciemnej materii było obecnych w różnych epokach.

Czytaj więcej

Kosmos

Naukowcy rozwiązali jedną z największych zagadek astronomii. Odkryto „brakujące ogniwo”

W jaki sposób czarne dziury we wczesnym wszechświecie osiągały tak szybko gigantyczne rozmiary? T...

Ciemna energia pod lupą naukowców

Pierwsze przesłanki istnienia ciemnej energii pojawiły się około 100 lat temu, gdy astronomowie odkryli, że odległe galaktyki wydają się oddalać od Ziemi i że im dalej się znajdują, tym szybciej się oddalają. Był to pierwszy kluczowy dowód na rozszerzanie się wszechświata. Na początku badacze spodziewali się, że ekspansja będzie z czasem zwalniać pod wpływem grawitacji.

W 1998 roku dwa niezależne zespoły kosmologów, analizując obserwacje odległych supernowych, odkryły jednak, że proces rozszerzania przyspiesza, zamiast zwalniać. Aby wyjaśnić te obserwacje, zaproponowano istnienie nowego zjawiska odpowiedzialnego za przyspieszoną ekspansję – ciemnej energii. Dziś uważa się, że ciemna energia stanowi około 70 proc. całkowitej zawartości masy i energii wszechświata, jednak jej natura wciąż pozostaje nieznana.

Czytaj więcej

Nauka

Miały 8 metrów wysokości. Tajemnicze olbrzymy mogły być zupełnie nowym rodzajem życia

Najnowsze badanie skamieniałości Prototaxites może zakończyć ponad 165-letnią dyskusję. Debata do...

Jak wyglądało najnowsze badanie?

W najnowszej analizie naukowcy porównali dane obserwacyjne z dwoma modelami kosmologicznymi. Pierwszy z nich to standardowy model Lambda-CDM zakładający stałą gęstość ciemnej energii. Drugi to model rozszerzony, w którym gęstość ciemnej energii zmienia się w czasie – tzw. model wCDM. Analizy wykazały, że choć dane w większości zgadzają się ze standardowym modelem, wciąż istnieje od dawna znana rozbieżność dotycząca sposobu, w jaki materia grupuje się we wszechświecie. Ta rozbieżność stała się jeszcze bardziej widoczna po uwzględnieniu pełnego zestawu danych. Jednocześnie okazało się, że dane pasują również do modelu z ewoluującą ciemną energią, ale nie lepiej niż do modelu standardowego.

Najważniejszym osiągnięciem najnowszej publikacji jest połączenie czterech niezależnych metod badania ekspansji wszechświata w ramach jednego eksperymentu. Takie podejście było jednym z głównych założeń projektu już na etapie jego planowania 25 lat temu. Obecna analiza stanowi podsumowanie 18 powiązanych prac naukowych. Wyniki badań przedstawiono w artykule złożonym do czasopisma „Physical Review D” i dostępnym w serwisie arXiv.