Instrument DESI dostarcza dane o rozszerzaniu się Wszechświata

Naukowcy przeanalizowali pierwsze dane z instrumentu Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), którego zdaniem jest mapowanie Wszechświata i rozwikłanie tajemnic ciemnej energii.

Składający się z 5 tysięcy maleńkich robotów teleskop na szczycie góry, Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) pozwala naukowcom spojrzeć 11 miliardów lat w przeszłość. Jak tłumaczą, światło z odległych obiektów w kosmosie dopiero teraz dociera do instrumentów, umożliwiając mapowanie kosmosu z przeszłości, jednocześnie śledząc jego rozwój. Zrozumienie ewolucji Wszechświata wiąże się z jedną z największych tajemnic fizyki –ciemną energią, która według hipotez naukowców napędza ekspansję kosmosu.

DESI jest obecnie w trakcie pięcioletniej misji mającej na celu zmierzenie 40 milionów galaktyk i kwazarów oraz stworzenie największej trójwymiarowej mapy kosmosu, jaką kiedykolwiek opracowano, z najbardziej precyzyjnymi pomiarami uzyskanymi do tej pory. Instrument rozpoczął pracę w 2021 r., naukowcom udało się przeanalizować dane zebrane w czasie pierwszego roku, w tym pomiary tempa ekspansji i składu Wszechświata. DESI to międzynarodowy projekt obejmujący ponad 800 naukowców z całego świata. Wśród nich są badacze z University of Rochester, których badanie zostało opisane w serwisie arXiv.

„Próbka galaktyk i kwazarów z pierwszego roku badania DESI jest już sześciokrotnie większa niż łączne pomiary wszystkich poprzednich badań spektroskopowych przeprowadzonych w ciągu ostatnich 40 lat” – mówi Kelly Douglass z University of Rochester.

Instrument DESI znajduje na zmodernizowanym teleskopie Mayall Telescope w National Science Foundation’s Kitt Peak National Observatory w pobliżu Tucson w Arizonie. Zawiera on optykę, która zwiększa pole widzenia teleskopu. W jego skład wchodzi 5 tysięcy zrobotyzowanych światłowodów do zbierania danych spektroskopowych o obiektach znajdujących się w polu widzenia i badania trójwymiarowych pozycji galaktyk i kwazarów we Wszechświecie.

DESI został zbudowany w celu pomiaru barionowych oscylacji akustycznych (BAO – wahania w gęstości widocznych cząstek barionów –normalnej materii– Wszechświata, spowodowane akustycznymi falami gęstości w pierwotnej plazmie wczesnego Wszechświata), ogromnych struktur przypominających bańki, za którymi podążają galaktyki, utworzonych przez warunki krótko po Wielkim Wybuchu. W pierwszym roku działania DESI wykorzystał 5,7 miliona galaktyk i kwazarów ze swojej próbki spektroskopowej do pomiaru wielkości BAO i oszacowania tempa rozszerzania się Wszechświata – wielkości znanej jako stała Hubble’a.

BAO są również wykorzystywane do szacowania gęstości ciemnej materii i ciemnej energii. Naukowcy początkowo byli przekonani, że Wszechświat rozszerza się w stałym tempie, ale w 1999 roku okazało się, że tempo ekspansji przyspiesza. Astronomowie przypuszczają, że ciemna energia napędza to przyspieszanie. 

Jak zaznaczają naukowcy, innym pytaniem, na które DESI stara się odpowiedzieć, jest to, czy ciemna energia ma stałą wartość wszędzie we Wszechświecie (znaną jako stała kosmologiczna) czy też jej właściwości różnią się w czasie i przestrzeni. Podczas gdy pomiary BAO przeprowadzone przez DESI w pierwszym roku są zgodne ze stałą kosmologiczną, nieznacznie faworyzują model, który sugeruje, że ciemna energia jest polem ewoluującym lub „dynamicznym”.

Emil Gołoś