Астрофизики создали самую большую двумерную карту вселенной
Группа астрофизиков за 7 месяцев создала самую большую карту вселенной при помощи научно-исследовательского прибора для проведения спектрографических астрономических исследований далеких галактик DESI.
Прибор финансируется Министерством энергетики США и установлен на 4-метровом телескопе Николаса У. Мэйолла в Национальной обсерватории Китт-Пик недалеко от Тусона, штат Аризона, передает Wired.
Сообщается, что он измеряет точное расстояние галактик от Земли и испускаемый ими свет в диапазоне длин волн.
В конечном итоге он покроет около 14 000 квадратных градусов, примерно одну треть неба.
"Это действительно фантастически. Мы смогли продолжить работу, несмотря на пандемию. Нам пришлось закрыться на несколько месяцев, а затем мы адаптировались", — говорит Жюльен Гай, научный сотрудник проекта DESI в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, ведущем учреждении сотрудничества.
Сейчас наблюдения и обработка данных в основном автоматизированы. По его словам, каждое утро ученые получают данные о 100 000 галактик, собранные за ночь.
"Удивительно, насколько хорошо работает этот инструмент и насколько хорошо он был разработан, чтобы измерять расстояния до этих галактик. Это невероятно эффективная машина для сбора их способом, который даже два десятилетия назад был бы ошеломляющим", — говорит Джейсон Роудс, научный сотрудник Лаборатории реактивного движения в Пасадене, который работает над космическими телескопами для картирования галактик в космосе.
Отмечается, что фактически DESI состоит из нескольких аппаратов, установленных внутри 14-этажного купола телескопа.
Круглая фокальная плоскость расположена вверху и состоит из 10 клиновидных лепестков, в каждом из которых находится 500 крошечных роботизированных двигателей.
Это то, что позволяет прибору создавать галактическую картографию: эти 5000 роботизированных двигателей размером с карандаш позиционируют оптические волокна, которые должны быть расположены с точностью до 10 микрон — меньше, чем толщина человеческого волоса.
Это позволяет прибору собирать точные данные о 5000 галактиках одновременно.
Затем телескоп указывает на другую область ночного неба и начинает работу над следующими 5000.
В одном из предшественников DESI, Sloan Digital Sky Survey, ученым приходилось вручную просверливать отверстия в круглой алюминиевой пластине в фокусе телескопа для каждого набора измерений, и они вставляли небольшие волокна для каждой отдельной галактики, которую они хотели наблюдать.
В нижней части телескопа находятся спектрографы DESI, которые разлагают свет от каждой галактики на полный спектр цветов, как радугу. Это позволяет им измерять "красное смещение" галактики, которое точно сообщает ученым, насколько далеко она находится. Так как свет от объектов, удаляющихся от Земли по мере расширения Вселенной, кажется нам более красным из-за большей длины волны.
С данными, которые Гай и его команда уже имеют под рукой, они могут видеть сложные, похожие на паутину структуры галактик, которые они исследуют на расстоянии более 10 миллиардов световых лет — это означает, что они улавливают свет, испускаемый тогда, когда Вселенная была менее половины нынешнего возраста.
"У этого проекта есть конкретная научная цель: очень точно измерить ускоряющееся расширение Вселенной", — говорит Гай.
Он имеет в виду "темную энергию", что-то одновременно загадочное и вездесущее, которое, как считается, составляет около 70 процентов Вселенной и заставляет ее расширяться все быстрее и быстрее.
Гай и его коллеги надеются пролить свет на то, что на самом деле представляет собой темная энергия. Их исследование также могло бы окончательно решить возникающую проблему астрофизики: ученые, измеряющие скорость расширения в соседней Вселенной — когда она была почти в своем нынешнем возрасте — и те, кто измерял скорость расширения Вселенной, когда она была в зачаточном состоянии, получают разные ответы.
Никто не знает, как объяснить постоянное несоответствие, но если DESI покажет, что темная энергия каким-то образом эволюционирует, это может решить проблему.
Гай и его команда планируют свой первый выпуск данных DESI на 2023 год. Этот огромный массив данных позволит многим ученым попробовать свои силы в изучении миллионов галактик, разрабатывая новые статистические данные и инструменты машинного обучения.
"Мне любопытно, что можно сделать с искусственным интеллектом с таким большим объемом данных. Возможно, вы сможете найти что-то необычное, чего не ожидали. Это то, что меня волнует", — говорит Ширли Хо, космолог из Института Флэтайрон в Нью-Йорке и бывший исследователь Sloan Digital Sky Survey.
Отмечается, что через несколько лет DESI не будет единственным масштабным галактическим атласом.
Начиная со следующего года финансируемая Национальным научным фондом обсерватория Веры Рубин, которая строится на сухой горе на севере Чили, будет каталогизировать миллиарды галактик, но с меньшей точностью.
Астрофизики также готовятся к запуску космического корабля "Евклид" Европейского космического агентства, дата запуска которого запланирована на 2023 год, и римского космического телескопа НАСА "Нэнси Грейс", запуск которого запланирован на 2027 год.
Оба они будут нести инструменты для измерения расстояний и спектров галактик.