Naukowcy odkrywają największą w historii trójwymiarową mapę wszechświata

Projekt Dark Energy Analyzer, będący międzynarodową współpracą ponad 900 badaczy z ponad 70 instytucji na całym świecie, w tym EPFL, opublikował pierwsze wyniki – mapę galaktyk i kwazarów z niespotykaną dotąd szczegółowością, tworzącą największą w historii trójwymiarową mapę wszechświata . robić.

Podróżuj w czasie

Dzięki 5000 małych robotów zamontowanych na Teleskopie Mayalla w Obserwatorium Narodowym Kitt Peak w USA naukowcy mogą zajrzeć w przeszłość aż do 11 miliardów lat. Po raz pierwszy naukowcy zmierzyli historię ekspansji w tak odległym okresie (8–11 miliardów lat) z dokładnością przekraczającą 1%. Nowa mapa przewyższa wszystkie poprzednie mapy spektroskopowe 3D łącznie i potwierdza podstawy naszego najlepszego modelu Wszechświata.

Światło z obiektów znajdujących się daleko w kosmosie właśnie dotarło do Spektrografu Ciemnej Energii, umożliwiając nam sporządzenie mapy naszego młodego wszechświata i prześledzenie jego wzrostu w tym, co widzimy dzisiaj. Zrozumienie ewolucji naszego Wszechświata jest powiązane z jego zakończeniem i jedną z największych tajemnic fizyki: ciemną energią, nieznanym pierwiastkiem powodującym coraz szybsze rozszerzanie się Wszechświata.

Teraz badacze udostępnili analizę danych zebranych w pierwszym roku Wiele arkuszy Dostępne publicznie

„Jesteśmy niezwykle dumni z danych, które przyniosły czołowe na świecie wyniki w kosmologii i są pierwszymi danymi, które wyłoniły się z eksperymentów nowej generacji z ciemną energią” – powiedział Michael Levy, dyrektor DESI i naukowiec z Dark Energy Departamentu Energii USA Instytut Energetyki. Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), które zarządza projektem. „Jak dotąd widzimy podstawową zgodność z naszym najlepszym modelem Wszechświata, ale widzimy także pewne interesujące różnice, które mogą wskazywać, że ciemna energia ewoluuje w czasie. Różnice te mogą, ale nie muszą zniknąć, gdy pojawi się więcej danych, więc jesteśmy podekscytowani na początek… Analiza naszego trzyletniego zbioru danych już wkrótce.”

Naukowcy z EPFL w DESI przyczynili się do opracowania strategii ukierunkowania badań (identyfikując galaktyki do obserwacji), a także opracowując zautomatyzowany system pozycjonowania włókien, obejmujący testy weryfikacji pochylenia niektórych pozycjonerów DESI w celu ich walidacji. wydajność. Ten ostatni był wykonywany w ramach kierunków kierunkowych Grupa Robotyki Kosmicznej.który obejmuje EPFL Laboratorium Astrofizyki (LASTRO)Obok Muhammad Buri I Dennisa GillettaZespoły z Wyższej Szkoły Inżynierskiej.

Grupa młodych naukowców z LASTRO również była mocno zaangażowana w interpretację ogromnej ilości danych otrzymanych z DESI, charakteryzując ich fizyczne znaczenie poprzez budowanie zaawansowanych modeli numerycznych i symulacji naszego Wszechświata.

„Obserwacje ponad 6 milionów galaktyk i kwazarów przeprowadzone w pierwszym roku przez DESI będą lepsze od poprzednich badań SDSS, które trwały dwie dekady. Aby w pełni wykorzystać ten doskonały zestaw danych, potrzebujemy szczegółowego zbadania artefaktów obserwacyjnych, które uniemożliwiają nam uzyskanie dokładnych parametrów kosmologicznych ” wyjaśnia Jiashi Yu, doktorantka w LASTRO i główna autorka książki Jeden z papierów Niedawno wydany. „Interpretacja danych obserwacyjnych wymaga stworzenia tysięcy cyfrowych bliźniaczych wszechświatów w celu walidacji i ilościowego określenia naszych bezprecedensowych pomiarów” – dodał Daniel Forero Sanchez, kolejny doktorant w LASTRO.

„To niesamowite móc brać udział w tym globalnym projekcie, który co miesiąc gromadzi dane z ponad miliona galaktyk” – powiedział profesor Jean-Paul Kneip, prezes LASTRO. „Żyjemy w złotym wieku kosmologii, a badania na dużą skalę są w toku i wkrótce się rozpoczną, włączając w to… Macierz kilometrów kwadratowych W którym uczestniczą także Szwajcaria i EPFL. „Wszystko to pomaga nam lepiej zrozumieć dynamikę naszego wszechświata, jego zawartość i podstawowe właściwości”.

Korzystając z danych pochodzących z DESI tylko z pierwszego roku, badacze mogą już zmierzyć historię ekspansji naszego Wszechświata w siedmiu różnych wycinkach czasu kosmicznego, każdy z dokładnością od 1 do 3%. Zespół włożył ogromną ilość pracy, aby uwzględnić złożoność modelowania mechanistycznego i teoretycznego, co dało pewność co do siły pierwszych wyników.

Ogólna dokładność DESI dla historii ekspansji na przestrzeni 11 miliardów lat wynosi 0,5%, a najbardziej odległa era, obejmująca 8–11 miliardów lat w przeszłości, ma standardową dokładność na poziomie 0,82%. Dokonanie takiej analogii do naszego młodego wszechświata jest bardzo trudne. Jednak w ciągu jednego roku DESI stała się dwukrotnie skuteczniejsza w mierzeniu historii ekspansji w tych wczesnych okresach niż jej poprzednik (BOSS/eBOSS z przeglądu Sloan Digital Sky Survey), co zajęło ponad dekadę.

Najnowsza nauka

DESI to pierwszy eksperyment spektroskopowy, w którym przeprowadzono całkowicie „ślepą analizę”, która ukrywa przed naukowcami prawdziwe wyniki, aby uniknąć nieświadomego błędu potwierdzającego. Naukowcy pracują w ciemności ze zmodyfikowanymi danymi, pisząc kod umożliwiający analizę swoich odkryć. Gdy wszystko jest już gotowe, stosują swoją analizę do oryginalnych danych, aby uzyskać rzeczywistą odpowiedź. Dane DESI zostaną wykorzystane w celu uzupełnienia przyszłych przeglądów nieba i przygotowania do niedawno zalecanej aktualizacji (DESI-II).

Współpraca DESI jest zaszczycona możliwością prowadzenia badań naukowych na Iolkam Du'ag (szczyt Kitt), górze o szczególnym znaczeniu dla narodu Tohono O'odham.