Новая теоретическая модель, основанная на данных Dark Energy Survey (DES) и Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), заставила космологов пересмотреть судьбу Вселенной: теперь считается, что её существование завершится уже через 33 миллиарда лет — намного раньше, чем предполагалось ранее. Работа опубликована в качестве препринта и еще не прошла рецензирование.
Dark Energy Survey (DES) и Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) — два крупнейших астрономических проекта, нацеленных на раскрытие природы темной энергии. DES представляет собой глубокий фотометрический обзор неба с использованием одной камеры, а DESI — широкомасштабный спектроскопический проект, построенный на принципе многоканального сбора света. Вместе они создают синергетическую картину ускоренного расширения Вселенной и её крупномасштабной структуры
DES изначально задуман для ограничения свойств темной энергии путем изучения:
- Ia-сверхновых (стандартных свечей);
- барионных акустических колебаний (BAO);
- слабого гравитационного линзирования;
- распределения скоплений галактик.
Комбинация этих методов позволяет получить надежные данные о расширении и эволюции Вселенной.
Основной инструмент DES — Dark Energy Camera (DECam), установленная на четырехметровом телескопе Бланко в обсерватории Сьерра-Тололо в Чили. DECam провела наблюдения с 2013 по 2019 годы, задействовав 758 ночей, каждый участок неба снимался в среднем десять раз.
DES охватил 5 000 кв. градусов южного неба, перекрываясь с обзорами South Pole Telescope и Stripe 82. Эта стратегия позволила собрать данные по примерно 300 млн галактик и выявить более 2 500 сверхновых типа Ia .
DESI — эксперимент по измерению темной энергии, реализованный на четырехметровом телескопе Мэйлла в Китт-Ридж, штат Аризона. Инструмент позволяет получать спектры десятков миллионов галактик и квазаров, создавая объемную карту распределения материи на расстоянии до 11 млрд св. лет.
Проект стартовал в мае 2021 года и рассчитан на пять лет активной работы (2021–2026). Обработка данных осуществляется под управлением Ливерморской национальной лаборатории.
DESI нацелен на:
- измерение истории расширения Вселенной через барионные акустические колебания;
- изучение крупномасштабной структуры;
- ограничение массы нейтрино и проверку альтернатив общей теории относительности.
Фотометрия DES выявляет крупные статистические срезы галактик, а спектроскопия DESI добавляет точные значения красного смещения для трехмерного картирования. Совместный анализ этих данных позволит астрономам понять, является ли темная энергия постоянной величиной или изменяется во времени, а также внесет вклад в поиск новых фундаментальных законов природы.
Так, до недавнего времени считалось, что темная энергия — загадочная сила, ускоряющая расширение Вселенной, — остается стабильной. Однако свежие данные с крупнейших обзоров галактик указывают на то, что темная энергия может изменяться с течением времени. Это уточняет традиционную модель, основанную на космологической константе Эйнштейна.
Ученые предложили гипотетическую модель, в которой темная энергия состоит из двух компонентов. Это аксионы — сверхлегкие частицы, пронизывающие всю Вселенную, — и негативная космологическая константа — величина, которая вместо ускорения вызывает замедление расширения.
Если аксионы действительно временно поддерживают ускоренное расширение, то в будущем, когда они ослабеют, на сцену выйдет негативная космологическая константа. Это приведет к тому, что Вселенная сначала перестанет расширяться, затем начнет сжиматься, и в итоге — схлопнется в сингулярность. По расчетам авторов модели через 10 млрд лет начнется замедление расширения, а еще через 10 млрд лет произойдет схлопывание. Итоговая длительность жизни Вселенной — 33 млрд лет.
Хотя сама модель пока не прошла рецензирование и вызывает горячие дебаты, она подчёркивает, насколько зыбки наши представления о космосе. Космологам предстоит определить, действительно ли тёмная энергия нестабильна — и если да, возможно, мы стоим у порога революционного пересмотра некоторых физических законов.
