Астрофізики створили найбільшу двовимірну карту всесвіту

Група астрофізиків за 7 місяців створила найбільшу карту всесвіту за допомогою науково-дослідного приладу для проведення астрономічних спектрографічних досліджень далеких галактик DESI.

Прилад фінансується Міністерством енергетики США та встановлений на 4-метровому телескопі Ніколаса У. Мейолла у Національній обсерваторії Кітт-Пік неподалік Тусона, штат Арізона, передає Wired.

Повідомляється, що він вимірює точну відстань галактик від Землі і світло в діапазоні довжин хвиль.

Зрештою, він покриє близько 14 000 квадратних градусів, приблизно одну третину неба.

"Це справді фантастично. Ми змогли продовжити роботу, незважаючи на пандемію. Нам довелося закритися на кілька місяців, а потім ми адаптувалися", - каже Жюльєн Гай, науковий співробітник проекту DESI у Національній лабораторії Лоуренса в Берклі, провідній установі співробітництва.

Зараз спостереження та обробка даних переважно автоматизовані. За його словами, щоранку вчені отримують дані про 100 000 галактик, зібрані за ніч.

"Дивно, наскільки добре працює цей інструмент і наскільки добре він був розроблений, щоб вимірювати відстані до цих галактик. Це неймовірно ефективна машина для збору їх способом, який навіть два десятиліття тому був би приголомшливим", - говорить Джейсон Роудс, науковий співробітник реактивного Лабораторії Лабораторії рух у Пасадені, який працює над космічними телескопами для картування галактик у космосі.

Зазначається, що фактично DESI складається з кількох апаратів, встановлених усередині 14-поверхового купола телескопа.

Кругла фокальна площина розташована вгорі і складається з 10 клиноподібних пелюсток, у кожному з яких знаходиться 500 крихітних роботизованих двигунів.

Це те, що дозволяє приладу створювати галактичну картографію: ці 5000 роботизованих двигунів розміром з олівець позиціонують оптичні волокна, які мають бути розташовані з точністю до 10 мікрон – менше ніж товщина людського волосся.

Це дозволяє приладу збирати точні дані про 5000 галактик одночасно.

Потім телескоп вказує на іншу область нічного неба та починає роботу над наступними 5000.

В одному з попередників DESI, Sloan Digital Sky Survey, вченим доводилося вручну просвердлювати отвори в круглій алюмінієвій пластині у фокусі телескопа для кожного набору вимірювань, і вони вставляли невеликі волокна кожної окремої галактики, яку вони хотіли спостерігати.

У нижній частині телескопа знаходяться спектрографи DESI, які розкладають світло від кожної галактики на повний спектр кольорів, як веселку. Це дозволяє їм вимірювати "червоне усунення" галактики, яке точно повідомляє вченим, наскільки далеко вона знаходиться. Оскільки світло від об'єктів, що віддаляються від Землі в міру розширення Всесвіту, здається нам червонішим через більшу довжину хвилі.

З даними, які Гай та його команда вже мають під рукою, вони можуть бачити складні, схожі на павутину структури галактик, які вони досліджують на відстані понад 10 мільярдів світлових років — це означає, що вони вловлюють світло, яке випускається тоді, коли Всесвіт був меншим. половини нинішнього віку

"У цього проекту є конкретна наукова мета: дуже точно виміряти розширення Всесвіту, що прискорюється", - говорить Гай.

Він має на увазі "темну енергію", щось одночасно загадкове і всюдисуще, яке, як вважається, становить близько 70 відсотків Всесвіту і змушує його розширюватися все швидше та швидше.

Гай та його колеги сподіваються пролити світло на те, що насправді є темною енергією. Їх дослідження також могло б остаточно вирішити проблему астрофізики: вчені, які вимірюють швидкість розширення в сусідньому Всесвіті — коли вона була майже у своєму нинішньому віці — і ті, хто вимірював швидкість розширення Всесвіту, коли вона була в зародковому стані, отримують різні відповіді.

Ніхто не знає, як пояснити постійну невідповідність, але якщо DESI покаже, що темна енергія якось еволюціонує, це може вирішити проблему.

Гай та його команда планують свій перший випуск даних DESI на 2023 рік. Цей величезний масив даних дозволить багатьом вченим спробувати свої сили у вивченні мільйонів галактик, розробляючи нові статистичні дані та інструменти машинного навчання.

"Мені цікаво, що можна зробити зі штучним інтелектом з таким великим обсягом даних. Можливо, ви зможете знайти щось незвичайне, чого не очікували. Це те, що мене хвилює", - каже Ширлі Хо, космолог з Інституту Флетайрон у Нью-Йорку. Йорк і колишній дослідник Sloan Digital Sky Survey.

Зазначається, що за кілька років DESI не буде єдиним масштабним галактичним атласом.

Починаючи з наступного року обсерваторія Віри Рубін, що фінансується Національним науковим фондом, яка будується на сухій горі на півночі Чилі, каталогізуватиме мільярди галактик, але з меншою точністю.

Астрофізики також готуються до запуску космічного корабля "Евклід" Європейського космічного агентства, дата запуску якого запланована на 2023 рік, та римського космічного телескопа НАСА "Ненсі Грейс", запуск якого запланований на 2027 рік.

Обидва вони будуть нести інструменти для вимірювання відстаней та спектрів галактик.