Крупнейшая 3D-карта Вселенной готова: что показал DESI

Спектроскопический инструмент DESI, установленный на 4-метровом телескопе в Аризоне, успешно завершил пятилетний обзор неба. Созданная им трёхмерная карта охватывает более 47 миллионов галактик и квазаров, став самой большой и детализированной в истории.

Изначально астрофизики планировали собрать свет от 34 миллионов далёких объектов, но прибор превзошёл ожидания: в его каталог вошли также 20 миллионов звёзд. Общий объём космологических данных оказался в шесть раз больше, чем дали все предыдущие подобные измерения вместе взятые. Работа завершилась досрочно, несмотря на пандемию, пожар в обсерватории и сезон муссонов.

Главная цель DESI — изучить природу тёмной энергии, загадочной субстанции, на которую приходится около 70% содержимого Вселенной. Именно она заставляет галактики разбегаться с ускорением. Первые три года наблюдений дали неожиданный намёк: тёмная энергия может не быть «космологической постоянной», как считалось ранее, а медленно меняться со временем. Полный набор данных за пять лет (первые выводы ожидаются в 2027 году) либо подтвердит эту революционную гипотезу, либо опровергнет её.

Карта DESI охватывает 11 миллиардов лет космической истории. Сравнивая, как группировались галактики в далёком прошлом и как они распределены сегодня, учёные могут отследить влияние тёмной энергии на структуру Вселенной. Если гипотеза об эволюции подтвердится, это изменит наши представления о том, что ждёт космос в будущем — например, бесконечное расширение или постепенное замедление.

Проект объединяет более 900 исследователей (в том числе 300 аспирантов) из 70 институтов под управлением Национальной лаборатории имени Лоуренса Беркли. Прибор смонтирован на телескопе Николаса У. Мэйалла в обсерватории Китт-Пик (Аризона), которая принадлежит Национальному научному фонду США. В 2020 году финальные испытания прервал COVID-19, в 2022-м — пожар, а после него восстановлению мешали ливни и оползни. Тем не менее DESI не только выполнил, но и перевыполнил план.

«Невозможно перечислить всё, что сделало DESI таким успешным, — комментирует Стефани Жюно, астроном из NSF NOIRLab. — От создателей инструмента и программистов до техников, сотрудников обсерватории и учёных, включая многих начинающих исследователей. В конечном счёте мы делаем это для всего человечества, чтобы лучше понять Вселенную и её судьбу».

Наблюдения продлятся до 2028 года, а карта вырастет примерно на 20% — с 14 до 17 тысяч квадратных градусов. (Для сравнения: Луна занимает 0,2 квадратного градуса, а всё небо — более 41 тысячи.) Будут исследованы сложные участки: ближе к плоскости Млечного Пути, где яркие звёзды мешают видеть далёкие объекты, а также южные области, где свету приходится проходить через более толстый слой атмосферы.

Кроме того, DESI повторно изучит уже нанесённые на карту зоны, но сфокусируется на более далёких и тусклых «ярких красных галактиках». Это позволит создать ещё более плотную и детальную сетку наблюдений. Параллельно исследователи займутся карликовыми галактиками и звёздными потоками — остатками малых галактик, разорванных гравитацией Млечного Пути. Эти данные помогут приблизиться к разгадке природы тёмной материи, которая составляет бóльшую часть массы Вселенной, но до сих пор не обнаружена напрямую.