Обзор темной энергии дает наиболее точный взгляд на эволюцию Вселенной: в данных за первые три года обзора используются наблюдения 226 миллионов галактик на 1/8 части неба

Новые результаты Обзора темной энергии (DES) используют самую большую выборку галактик, наблюдаемых почти на одной восьмой части неба, для получения наиболее точных на сегодняшний день измерений состава и роста Вселенной.
DES снимает ночное небо, используя 570-мегапиксельную камеру темной энергии, установленную Национальным научным фондом Виктора М. 4-метровый телескоп Бланко в Межамериканской обсерватории Серро Тололо (CTIO) в Чили, программа NSF NOIRLab.

Одна из самых мощных цифровых камер в мире, камера Dark Energy была разработана специально для DES. Он финансировался Министерством энергетики (DOE) и был построен и испытан в Fermilab Министерства энергетики.
В течение шести лет, с 2013 по 2019 год, DES использовала 30% времени на телескопе Бланко и обследовала 5000 квадратных градусов – почти одну восьмую всего неба – за 758 ночей наблюдений, каталогизируя сотни миллионов. объектов.

Объявленные сегодня результаты основаны на данных за первые три года – 226 миллионов галактик, наблюдаемых в течение 345 ночей – для создания самых больших и точных карт распределения галактик во Вселенной в относительно недавние эпохи. Данные DES обрабатывались в Национальном центре суперкомпьютерных приложений Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн.
«NOIRLab – гордый хозяин и участник сотрудничества DES», – сказал Стив Хиткот, заместитель директора CTIO. "Как во время, так и после исследования камера темной энергии была популярным выбором среди местных и чилийских астрономов."

В настоящее время Камера темной энергии используется в программах, охватывающих широкий спектр наук, включая космологию. Научный архив камеры темной энергии, включая DES Data Release 2, на котором основаны эти результаты, курирует Центр науки и данных Сообщества (CSDC), программа NOIRLab NSF. CSDC предоставляет программные системы, пользовательские услуги и инициативы по развитию для подключения и поддержки научных задач телескопов NOIRLab, включая телескоп Бланко в CTIO.

Поскольку DES изучал близлежащие галактики, а также те, которые находятся на расстоянии миллиардов световых лет от нас, его карты предоставляют как моментальный снимок текущей крупномасштабной структуры Вселенной, так и представление о том, как эта структура развивалась за последние 7 миллиардов лет.
Обычная материя составляет всего около 5% Вселенной. Темная энергия, которая, по предположению космологов, способствует ускоренному расширению Вселенной, противодействуя силе гравитации, составляет около 70%. Последние 25% – это темная материя, гравитационное влияние которой связывает галактики вместе.

И темная материя, и темная энергия остаются невидимыми. DES стремится осветить их природу, изучая, как конкуренция между ними формирует крупномасштабную структуру Вселенной в течение космического времени.
Для количественной оценки распределения темной материи и эффекта темной энергии DES в основном опирался на два явления. Во-первых, в больших масштабах галактики не распределяются в пространстве случайным образом, а образуют паутинообразную структуру, обусловленную гравитацией темной материи.

DES измерил, как эта космическая паутина развивалась на протяжении истории Вселенной. Скопление галактик, образующее космическую паутину, в свою очередь, выявило области с более высокой плотностью темной материи.

Во-вторых, DES обнаружил признаки темной материи с помощью слабого гравитационного линзирования. Когда свет из далекой галактики движется через космос, гравитация как обычной, так и темной материи на переднем плане может искривлять его путь, как если бы через линзу, в результате чего изображение галактики, видимое с Земли, искажалось. Изучая, как видимые формы далеких галактик совпадают друг с другом и с положением ближайших галактик вдоль луча зрения, ученые DES смогли сделать вывод о скоплении темной материи во Вселенной.

Чтобы проверить текущую модель Вселенной космологами, ученые DES сравнили свои результаты с измерениями орбитальной обсерватории Planck Европейского космического агентства. Планк использовал свет, известный как космический микроволновый фон, чтобы заглянуть в раннюю Вселенную, всего через 400000 лет после Большого взрыва. Данные Planck дают точное представление о Вселенной 13 миллиардов лет назад, а стандартная космологическая модель предсказывает, как темная материя должна эволюционировать до настоящего времени.

В сочетании с более ранними результатами DES обеспечивает самую мощную проверку текущей лучшей модели Вселенной на сегодняшний день, и результаты согласуются с предсказаниями стандартной модели космологии.

Тем не менее, от DES и нескольких предыдущих обзоров галактик остались намеки на то, что сегодняшняя Вселенная на несколько процентов менее комковатая, чем предполагалось.
В качестве «глубоких полей» были выбраны десять областей неба, которые камера темной энергии неоднократно отображала на протяжении всего обзора. Объединение этих изображений вместе позволило ученым увидеть более далекие галактики. Затем команда использовала информацию о красном смещении из глубоких полей для калибровки остальной части области съемки.

Этот и другие достижения в измерениях и моделировании в сочетании с трехкратным увеличением данных по сравнению с первым годом позволили команде определить плотность и комковатость Вселенной с беспрецедентной точностью.
DES завершил свои наблюдения за ночным небом в 2019 году.

Имея опыт, полученный при анализе первой половины данных, команда теперь готова обрабатывать весь набор данных. Ожидается, что окончательный анализ DES даст еще более точную картину темной материи и темной энергии во Вселенной.
В коллаборации DES участвуют более 400 ученых из 25 институтов семи стран.

"Сотрудничество на удивление молодое. Это сильно смещено в сторону постдоков и аспирантов, которые выполняют огромный объем этой работы », – сказал директор и официальный представитель DES Рич Крон, ученый из Fermilab и Чикагского университета. "Это действительно приятно.

Новое поколение космологов обучается с помощью Обзора темной энергии."
Методы, разработанные командой, проложили путь для будущих обзоров неба, таких как исследование пространства и времени обсерватории Рубина. «DES показывает, что эра больших данных опросов действительно началась», – отмечает Крис Дэвис, программный директор NSF в NOIRLab. "DES на телескопе Бланко NSF подготовил почву для замечательных открытий, которые предстоит сделать в обсерватории Рубина в ближайшее десятилетие."

Пластиковые машины