Průkopnická mapa vesmíru nově definuje vesmírné modely | Acamprol

SciTechDaily

Spolupráce DESI provádí průlomový experiment k pochopení rozpínání a zrychlování vesmíru. Jejich práce s nástrojem DESI jim umožnila zmapovat vesmír od jeho raných fází až po současnost, čímž zpochybnili existující modely vesmíru. První výsledky naznačují, že o temné energii a kosmickém zrychlení může být ještě co objevovat. Inovativní přístup projektu, včetně zcela slepé analýzy, zajišťuje, že jejich závěry jsou založeny na nezkreslených datech, což připravuje cestu pro budoucí objevy v astrofyzice. Kredit: SciTechDaily.com

Že DESI Spolupráce zkoumá zrychlující se expanzi vesmíru prostřednictvím komplexního mapování od jeho raných fází až po současnost. Jejich zjištění zpochybňují tradiční kosmické modely a navrhují nové pohledy na temnou energii, a to vše při použití špičkových objektivních výzkumných metod.

Tým výzkumníků, včetně astrofyzika z Texaské univerzity v Dallasu, v rámci spolupráce Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) vede průlomový experiment zaměřený na zkoumání expanze a zrychlení vesmíru.

Dr. Mustapha Ishak-Boushaki, profesor fyziky na School of Natural Sciences and Mathematics (NSM) na UT Dallas, je členem spolupráce DESI, mezinárodní skupiny více než 900 výzkumníků z více než 70 institucí z celého světa, kteří pracují na -roční experiment ke zvýšení porozumění historii a osudu vesmíru.

4. dubna Ishak-Boushaki představil analýzy prvního roku dat shromážděných experimentem DESI na setkání Americké fyzikální společnosti v Sacramentu v Kalifornii spolu s dalšími dvěma vědci DESI. Ishak-Boushaki představil kosmologické výsledky odvozené z dat DESI a jejich důsledky pro vesmír. Výzkumníci také sdíleli poznatky z prvního roku sběru dat v několika dokumentech zveřejněných na předtiskové stránce arXiv.

Role nástroje DESI

Přístroj DESI, umístěný na Kitt Peak National Observatory (KPNO) v Arizoně, sbírá světlo z nejvzdálenějších částí vesmíru, což umožňuje vědcům zmapovat vesmír tak, jak byl v mládí, a sledovat jeho vývoj až do , který je pozorován dnes. . Pochopení toho, jak se vesmír vyvinul, souvisí s tím, jak končí, a s jednou z největších záhad fyziky: Co stojí za pozorováním, že se rozpínání vesmíru zrychluje?

Analýza prvního roku sběru dat společnosti DESI potvrdila základy toho, co vědci považují za nejlepší model vesmíru, ale také naznačuje, že je třeba se dozvědět více o základní příčině nebo příčinách kosmického zrychlení, jehož objev vedlo k Nobelova cena za fyziku v roce 2011.

DESI disk

DESI vytvořilo dosud největší 3D mapu našeho vesmíru. Země je ve středu tohoto tenkého výseku celé mapy. Ve zvětšeném řezu je snadné vidět základní strukturu hmoty v našem vesmíru. Kredit: Spolupráce Claire Lamman/DESI; vlastní balíček barevných karet od cmastro

Kosmické zrychlení je problematické, protože působí proti tomu, jak je pozorováno, jak gravitace, která způsobuje přitahování hmotných objektů k sobě, funguje v naší sluneční soustavě a blízkém vesmíru.

“Gravitace přitahuje hmotu k sobě, takže když vyhodíme míč do vzduchu, zemská gravitace ho stáhne dolů k planetě,” řekl Ishak-Boushaki. „Ale v těch největších měřítcích se vesmír chová jinak. Zdá se, jako by existovalo něco odpudivého, co tlačí vesmír na kusy a urychluje jeho expanzi. To je velká záhada a vyšetřujeme to na několika frontách. Je to neznámá temná energie ve vesmíru, nebo je to modifikace teorie gravitace Alberta Einsteina na kosmologických měřítcích?“

Zkoumání temné energie a expanze vesmíru

Mnoho vědců věří, že temná energie hraje klíčovou roli v kosmickém zrychlení, ale není dobře pochopena. Někteří se domnívají, že je to kosmologická konstanta – vnitřní vlastnost prostoru, která pohání zrychlení.

Pro studium účinků temné energie za posledních 11 miliard let vytvořila skupina DESI největší 3D mapu vesmíru, která byla kdy zkonstruována pomocí dosud nejpřesnějších měření. Je to poprvé, co vědci změřili historii rozpínání mladého vesmíru s přesností lepší než 1 %.

Vedoucí model vesmíru je známý jako Lambda-CDM. Zahrnuje jak běžnou hmotu, tak vzácně interagující typ hmoty nazývaný studená temná hmota (CDM) a temnou energii, známou jako Lambda. Hmota i temná energie formují, jak se vesmír rozpíná, ale opačným způsobem. Prostřednictvím gravitační přitažlivosti hmota a temná hmota zpomalují expanzi, zatímco temná energie ji zrychluje. Množství každého ovlivňuje, jak se vesmír vyvíjí. Tento model je účinný při ověřování výsledků předchozích experimentů a popisu toho, jak vesmír vypadá v průběhu času, řekl Ishak-Boushaki.


Tato animace ukazuje, jak akustické oscilace baryonu fungují jako kosmické pravítko pro měření rozpínání vesmíru. Kredit: Claire Lamman/DESI Collaboration a Jenny Nuss/Berkeley Lab

Když se však výsledky DESI za první rok zkombinují s daty z jiných studií, existují určité jemné rozdíly od toho, co by předpovídal model Lambda-CDM.

“Naše výsledky ukazují některé zajímavé odchylky od standardního modelu vesmíru, které by mohly naznačovat, že temná energie se vyvíjí v průběhu času,” řekl Ishak-Boushaki. “Čím více dat shromáždíme, tím lépe budeme vybaveni k tomu, abychom mohli určit, zda toto zjištění platí. S více daty můžeme být schopni identifikovat různá vysvětlení výsledku, který pozorujeme, nebo jej potvrdit. Pokud bude pokračovat, bude takový výsledek vrhnout světlo na to, co způsobuje kosmické zrychlení, a poskytnout hlavní krok v pochopení vývoje našeho vesmíru.”

Více dat také zlepší další rané výsledky DESI, které váží Hubbleovu konstantu – měřítko toho, jak rychle se dnes vesmír rozpíná – a hmotnost částic nazývaných neutrina.

Význam slepé analýzy ve výzkumu

DESI je prvním spektroskopickým experimentem, který provádí zcela slepou analýzu, která před výzkumníky skrývá skutečný výsledek, aby se předešlo jakémukoli podvědomému potvrzovacímu zkreslení. Výzkumníci pracují „naslepo“ s upravenými daty a píší počítačový kód, aby analyzovali své výsledky. Jakmile je vše dokončeno, aplikují svou analýzu na původní data, aby odhalili skutečnou odpověď.

“Výzkum doktora Ishaka-Boushakiho a jeho spolupráce s vědci z přibližně 70 institucí odhaluje důležité poznatky o našem vesmíru a výsledky jsou fascinující,” řekl Dr. David Hyndman, děkan NSM a Francis S. a Maurine G. Johnson Distinguished University Chair “Je inspirující mít takové výzkumné programy světové třídy na UT Dallas a vidět naše výzkumníky hrát klíčovou roli v zásadních objevech.”

Odkaz: „Výsledky kosmologie roku 1“ od DESI Collaboration et al., 4. dubna 2024.

DESI byl zkonstruován a provozován s finanční podporou Úřadu vědy Ministerstva energetiky (DOE) a je umístěn na 4metrovém dalekohledu Nicholas U. Mayall National Science Foundation (NSF) na KPNO, který provozuje NSF. NOIRLab. Laboratoř DOE Lawrence Berkeley National Laboratory řídí experiment DESI.

DESI také podporuje National Energy Research Scientific Computing Center, primární výpočetní zařízení pro Úřad pro vědu DOE. Další podporu pro DESI poskytuje NSF; Rada vědeckých a technologických zařízení Spojeného království; nadace Gordona a Betty Mooreových; nadace Heising-Simons; Francouzská komise pro alternativní energie a jadernou energii; Národní rada pro humanitní vědy, vědy a technologie Mexika; španělské ministerstvo vědy a inovací; a členské instituce DESI.

Spolupráce DESI je poctěna, že může provádět vědecký výzkum na Iolkam Du’ag (Kitt Peak), hoře zvláštního významu pro národ Tohono O’odham.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *