DESI представила самую большую 3D-карту Вселенной – 18,7 миллионов космических объектов и новый взгляд на эволюцию космоса

21.03.2025 11:48

В бескрайних просторах космоса, где свет, родившийся миллиарды лет назад, только сейчас достигает наших телескопов, разворачивается беспрецедентное научное предприятие. Спектроскопический прибор для изучения темной энергии, или DESI, как его сокращенно называют ученые, представил миру свой первый масштабный выпуск данных, знаменующий собой гигантский скачок в нашем понимании Вселенной.

DESI — это не просто телескоп; это сложный комплекс, оснащенный 5000 волоконно-оптическими «глазами», способными одновременно наблюдать тысячи небесных объектов. Представьте себе: за одну ясную ночь этот инструмент способен собрать информацию более чем о ста тысячах галактик! Эта невероятная производительность позволяет ученым создавать подробные трехмерные карты космоса, прослеживая историю расширения Вселенной и раскрывая тайны темной энергии — таинственной силы, ответственной за ускорение этого расширения.

Иллюстрация

Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Архитекторы вселенских карт

Но что же особенного в этих данных, и почему они так важны для научного сообщества? Во-первых, масштаб. Первый выпуск данных DESI, известный как DR1, содержит информацию о почти 19 миллионах объектов, включая звезды, галактики и квазары. Это в разы превышает объемы, собранные предыдущими астрономическими обзорами. Во-вторых, глубина. DESI способен заглянуть на 11 миллиардов лет в прошлое, позволяя ученым изучать Вселенную в разные периоды ее существования.

Эта информация бесценна для космологов, стремящихся понять структуру и эволюцию Вселенной. Анализируя спектры света, излучаемого далекими галактиками, ученые могут определить их расстояние от нас, а также скорость, с которой они удаляются. На основе этих данных можно построить трехмерную карту распределения материи во Вселенной и проследить, как она менялась со временем.

Срез Вселенной, отображенный DR1, получен из небольшого клина зоны покрытия DESI между +-5° по склонению до z ≈ 4. Мы визуализируем четыре основные внегалактические выборки — галактики обзора ярких галактик (BGS), яркие красные галактики (LRG), эмиссионные галактики (ELG) и QSO — используя соответственно желтые, оранжевые, синие и зеленые точки. Внутри каждого целевого класса оттенок цвета соответствует склонению (более светлые цвета соответствуют большему склонению). Вставка показывает подмножество обзора BGS, простирающееся до красного смещения z = 0.2, выделяя крупномасштабную структуру, прослеживаемую галактиками в самой плотной области обзора. Для справки, этот небольшой клин обзора BGS представляет менее 0,1% сопутствующего космологического объема в DR1. Также обратите внимание на черные полосы очевидных пропущенных точек (наиболее заметные при прямом восхождении между 40°-300°), которые связаны с неполным покрытием обзора в DR1, которое будет заполнено в будущих выпусках данных

Автор: DESI Collaboration et al. Источник: data.desi.lbl.gov

Темная энергия: главный вопрос вселенской головоломки

Изучение темной энергии — одна из главных задач DESI. Эта загадочная сила составляет около 70% энергии Вселенной, но ее природа до сих пор остается неизвестной. Предполагается, что темная энергия отвечает за ускоренное расширение Вселенной, которое началось несколько миллиардов лет назад.

Данные DESI позволяют ученым с высокой точностью измерять параметры расширения Вселенной и, следовательно, более точно определять свойства темной энергии. Первые результаты уже намекают на то, что существующие космологические модели, возможно, нуждаются в пересмотре.

Dark Energy Spectroscopic Instrument

Общий ресурс для научного прогресса

Особенностью проекта DESI является открытый доступ к данным. Вся собранная информация предоставляется научному сообществу, позволяя исследователям со всего мира использовать ее для своих собственных проектов. Это способствует развитию науки и позволяет ускорить процесс открытия новых знаний.

Для обработки и анализа огромных объемов данных DESI используются самые современные вычислительные мощности. Суперкомпьютеры, расположенные в Национальном центре научных вычислительных исследований энергии (NERSC), обрабатывают данные в десятки раз быстрее, чем это было возможно ранее. Этот прогресс в вычислительной технике является важным фактором, способствующим успеху проекта DESI.

Распределение звёзд Млечного Пути в DESI DR1, наблюдаемых в рамках обзора Млечного Пути. Цвета отдельных точек представляют спектроскопически выведенную концентрацию железа, [Fe/H], измеренную с помощью конвейера RVSpecFit (см. Приложение F и Koposov et al. 2024). Расстояния до отдельных звёзд были получены с использованием нейронной сети со звёздными параметрами в качестве входных данных. Тонкие кривые представляют собой контуры плотности звёздной массы диска из галактической модели Price-Whelan (2017) MilkyWayPotential12022. Эта визуализация иллюстрирует феноменальный размер и масштаб звёздного обзора DESI, чёткий отрицательный градиент концентрации железа (от внутреннего диска до внешнего звёздного гало), а также присутствие потока Стрельца (Majewski et al. 2003), видимого как точки оранжевого оттенка в координатах (x, z) ≈ (-10, +40) kpc и (x, z) ≈ (20, -20) kpc над и под Галактическим диском, соответственно. На карте также показаны звёзды с высокой металличностью, простирающиеся над диском в точке x = 20 kpc, вызванные структурой «потока Моноцероса» (Jurić et al. 2008; Newberg et al. 2002).

Автор: DESI Collaboration et al. Источник: data.desi.lbl.gov

Что дальше?

DESI продолжает свою работу, собирая данные, которые позволят создать еще более подробную и точную карту Вселенной. В планах проекта — собрать информацию о более чем 50 миллионах галактик и квазаров. Эта информация позволит ученым углубить наше понимание темной энергии, темной материи, эволюции галактик и других фундаментальных вопросов космологии.

DESI открывает новую эру в космологических исследованиях, предоставляя ученым беспрецедентные возможности для изучения Вселенной. Открытый доступ к данным и использование самых современных вычислительных технологий способствуют ускорению научного прогресса и открытию новых горизонтов в нашем понимании космоса. Возможно, именно благодаря DESI человечество сможет приблизиться к разгадке самых больших тайн Вселенной.