Wyniki przeglądu DES: ciemna energia niezmienna w czasie

Czy skład Wszechświata znacząco zmienia się w czasie? Międzynarodowy zespół naukowy pracujący przy projekcie DES (ang. Dark Energy Survey) dokonał niedawno nowych odkryć na tym polu. Wynika z nich, że ilość ciemnej energii była zasadniczo niezmienna na przeciągu kilkunastu miliardów lat.

Faworyzowane obecnie modele Wszechświata zakładają, że jest on w przeważającej części zbudowany z ciemnej materii i energii. Ciemna materia jest niczym niewidzialny klej spajający galaktyki i ich gromady, a z kolei ciemna energia wydaje się być odpowiedzialna za przyspieszającą ekspansję Kosmosu. Jak wiele ich jednak jest wokół nas? Prawdopodobnie najwięcej informacji o ich ilości oraz rozkładzie  zawdzięczamy danym zebranym przez satelitę Planck, który przez cztery lata obserwował światło wyemitowane zaledwie około 400 000 lat po Wielkim Wybuchu.

Obecnie jednak rozkład ciemnej materii i energii badany jest również w ramach przeglądu DES (Dark Energy Survey), który dla odmiany skupiony jest na składzie i budowie niezbyt dawnego Wszechświata. Jego najnowsze wyniki naukowe zdają się potwierdzać przewidywania uzyskane dawniej na bazie pomiarów z satelity Planck, dotyczących odległej już przeszłości Kosmosu. Zestawienie obu tych wyników pozwala naukowcom lepiej zrozumieć ewolucję Wszechświata na przeciągu ponad 14 miliardów lat. Planck nakreślił nam model kosmologiczny opisujący bardzo młody Kosmos, a wykonane teraz z podobną dokładnością obserwacje niemal aktualnego stanu Wszechświata liczącego sobie 13 miliardów lat są zgodne z tym modelem.

Naukowcy pracujący przy DES potwierdzają między innymi, że około 70 procent energii Wszechświata stanowi ciemna energia. Nie znaleźli żadnych dowodów na to, że jej ilość znacząco zmieniła się w czasie. Wniosek ten jest ponadto w zgodzie z pomysłem wprowadzenia do równań stałej kosmologicznej, który zawdzięczamy samemu Albertowi Einsteinowi.

Wyniki zespołu DES zaprezentowano na niedawnym spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego w Fermilab w Batavii (Illinois). Są one ciekawe z jeszcze jednego powodu: po raz pierwszy badania mniej więcej aktualnego obrazu Wszechświata i zawartych w nim galaktyk, wykonane dzięki technice soczewkowania grawitacyjnego, zaowocowały pomiarami równie precyzyjnymi co obserwacje dawnego, kosmicznego promieniowania tła.

W celu uzyskania pomiarów ilości ciemnej materii i energii naukowcy utworzyli dokładną mapę pozycji okolicznych galaktyk. Następnie dokładnie zmierzyli kształty 26 milionów galaktyk, by precyzyjniej prześledzić wzorce rozkładu obszarów ciemnej materii na przestrzeni miliardów lat świetlnych. Wykorzystali w tym celu zjawisko soczewkowania grawitacyjnego oraz skupiania się galaktyk w gromady. W tym pierwszym, trwającym rok przeglądzie DES wykorzystano 570-megapikselową kamerę zainstalowaną na czterometrowym Teleskopie Blanco w narodowym obserwatorium astronomicznego Cerro Tololo w Chile.  Badania tu opisane są być może jedynie wstępem do tego, co może zostać odkryte przy jeszcze bardziej kompleksowych i precyzyjnych obserwacjach. Ten postęp w dziedzinie astrofizyki jest bardzo ważny z punktu widzenia planowanych na przyszłość misji kosmicznych, w szczególności dla programu kosmicznego Euclid i misji NASA Wide-Field Infrared Survey Telescope. Mają się one rozpocząć już po roku 2020.


Czytaj więcej:


Źródło: NASA

Zdjęcie: mapa rozkładu ciemnej materii uzyskana dzięki wykorzystaniu soczewek grawitacyjnych dla 26 milionów galaktyk w przeglądzie Dark Energy Survey. Pokrywa ona około 1/30 całego nieba i rozciąga się na kilka miliardów lat świetlnych. Czerwone obszary odpowiadają nadwyżce ciemnej materii, podczas gdy błękitne wskazują na jej obniżoną gęstość.
Źródło: Chihway Chang/Kavli Institute for Cosmological Physics at the University of Chicago/DES Collaboration