Fizicienii de la Dark Energy Survey deschid o fereastră nouă cu privire la energia întunecată

Universul se extinde într-un ritm din ce în ce mai mare și, deși nimeni nu este sigur de ce, cercetătorii de la Dark Energy Survey (DES) au avut cel puțin o strategie pentru a afla: ar combina măsurători ale distribuției materiei, galaxiilor și grupuri de galaxii pentru a înțelege mai bine ce se întâmplă.

Atingerea acestui obiectiv se dovedește a fi foarte dificilă, dar acum o echipă condusă de cercetători de la Laboratorul Național de Accelerare SLAC al Departamentului Energetic, Universitatea Stanford și Universitatea din Arizona au venit cu o soluție. Analiza lor, publicată pe 6 aprilie în Scrisori de recenzie fizică, Oferă estimări mai precise ale densității medii a materiei, precum și tendința acesteia de a se aglomera – doi factori cheie care îi ajută pe fizicieni să exploreze natura materiei întunecate și Energie întunecată, Substanțele misterioase care alcătuiesc marea majoritate a universului.

„Este una dintre cele mai bune limitări de la unul dintre cele mai bune seturi de date până în prezent”, spune Chun Hao Tu, autor principal al noii lucrări și student absolvent la SLAC și Stanford, care lucrează cu Institutul Kavli pentru Astrofizică și Particule și Director de Cosmologie. Risa și Schiller.

Un obiectiv timpuriu

Când DES a stabilit în 2013 să hărțuiască o optime din cer, obiectivul a fost colectarea a patru tipuri de date: distanțe față de tipuri specifice de supernove sau stele care explodează; Distribuția materiei în univers. distribuție Galaxii; Și distribuie Clustere de galaxii. Ambele le spun cercetătorilor ceva despre evoluția universului în timp.

În mod ideal, oamenii de știință ar grupa toate cele patru surse de date împreună pentru a-și rafina estimările, dar există o problemă: distribuțiile materiei, galaxiilor și grupurilor galactice sunt toate strâns legate. Dacă cercetătorii nu iau în considerare aceste relații, vor ajunge la un „număr dublu”, ceea ce acordă prea multă importanță unor date, dar nu suficientă altora, spune Tu.

Pentru a evita manipularea greșită a tuturor acestor informații, astrofizicianul Universității din Arizona Elizabeth Krause și colegii săi au dezvoltat un nou model care poate explica corect conexiunile în trei distribuții cuantice: materie, galaxii și grupuri de galaxii. Procedând astfel, au reușit să producă prima analiză pentru a integra în mod corespunzător toate aceste seturi de date disparate, pentru a recunoaște materia întunecată și energia întunecată.

Îmbunătățiți estimările

Tu spune că adăugarea acestui model la analiza DES are două efecte. În primul rând, măsurătorile distribuției materiei, galaxiilor și grupurilor de galaxii tind să introducă diferite tipuri de erori. Combinarea tuturor celor trei măsurători face mai ușoară identificarea oricăreia dintre aceste erori, făcând analiza mai robustă. În al doilea rând, cele trei măsurători diferă în ceea ce privește cât de sensibile sunt la densitatea medie și masa materialului. Prin urmare, combinarea celor trei ar putea îmbunătăți acuratețea cu care DES poate măsura materia întunecată și energia întunecată.

În noua lucrare, To, Krause și colegii săi au aplicat noile lor metode în primul an de date DES și au accentuat acuratețea estimărilor anterioare ale densității și masivității materialului.

Acum că echipa a reușit să încorporeze materie, galaxii și grupuri de galaxii simultan în analiza lor, adăugarea datelor supernova va fi relativ simplă, deoarece acest tip de date nu este strâns legat de celelalte trei, spune Tu.

„Următorul pas imediat este aplicarea mecanismului la datele DES din anul 3, care are o acoperire a cerului de trei ori mai mare”, spune el. Acest lucru nu este atât de simplu pe cât pare: Deși ideea de bază este aceeași, noile date vor necesita eforturi suplimentare pentru a rafina modelul pentru a ține pasul cu calitatea superioară a datelor mai noi, spune To.

„Această analiză este cu adevărat interesantă”, a spus Wechsler. „Mă aștept să stabilească un nou standard în modul în care putem analiza datele și recunoaște energia întunecată din anchetele mari, nu numai pentru DES, dar, de asemenea, așteaptă cu nerăbdare datele uimitoare pe care le vom obține de la Vera Rubin Observatory Heritage Survey spațiu și timp în câțiva ani. ”