Tin tức

BẢN ĐỒ CHI TIẾT NHẤT CỦA VŨ TRỤ TỪNG ĐƯỢC TẠO

05/01/2022 GeoLink Thu Giang 0 Nhận xét

(English below)
Các nhà vũ trụ học đã tiết lộ một kho dữ liệu mới, nhưng các phép đo không giải quyết được các câu hỏi trước đó về sự trơn tru bất ngờ của Vũ trụ.


Bên trong mái vòm của kính viễn vọng Víctor M. Blanco, kính thiên văn đã khảo sát bầu trời Nam bán cầu từ năm 2013 đến năm 2019
Một cuộc khảo sát về bầu trời phía Nam đã tái tạo lại cách khối lượng lan truyền trong không gian và thời gian, trong nghiên cứu lớn nhất về loại hình này. Dữ liệu cung cấp bằng chứng ấn tượng rằng năng lượng tối, lực dường như thúc đẩy Vũ trụ tăng tốc độ giãn nở của nó, không đổi trong suốt lịch sử vũ trụ.

Sự hợp tác của Khảo sát Năng lượng Tối (DES) đã tiết lộ kết quả của nó trong một cuộc họp ngắn trực tuyến vào ngày 27 tháng 5 và trong một số bài báo được đăng trực tuyến.

Nhóm DES đã quan sát bầu trời từ năm 2013 đến năm 2019 bằng máy ảnh 570 megapixel tại kính thiên văn Víctor M. Blanco tại Đài quan sát liên Mỹ Cerro Tololo ở Chile. Cuộc khảo sát đã bao phủ một phần tư bầu trời phía nam, và sự tiếp xúc của nó bao gồm 300 triệu thiên hà.

Catherine Heymans, một nhà thiên văn học tại Đại học Edinburgh, Vương quốc Anh nhận xét: “Đó là một bộ dữ liệu cực kỳ mạnh mẽ".

Hợp tác Khảo sát Năng lượng Tối
Các nhà nghiên cứu đã nhóm các thiên hà theo màu sắc, để có được dấu hiệu sơ bộ về khoảng cách của mỗi thiên hà với chúng ta: khi Vũ trụ mở rộng, các thiên hà ở xa hơn có vẻ đỏ hơn vì sóng ánh sáng của chúng đã giãn ra thành các bước sóng dài hơn. Bằng cách đó, nhóm đã có thể thêm chiều thứ ba vào bản đồ của mình.

Nhìn xa hơn cũng tương ứng với việc nhìn về quá khứ, vì vậy bản đồ vũ trụ 3D cung cấp hồ sơ về lịch sử của Vũ trụ. Bằng cách theo dõi cách các thiên hà lan rộng ra theo thời gian, các nhà vũ trụ học sau đó có thể gián tiếp đo lường các lực tác động. Chúng bao gồm lực hấp dẫn của vật chất tối, thứ vô hình chiếm khoảng 80% khối lượng của Vũ trụ và chi phối sự hình thành các thiên hà và cụm thiên hà.

Thiên hà méo mó
Để tiết lộ rõ ​​hơn sự hiện diện của vật chất tối, nhóm DES đã phân tích hình dạng của 100 triệu thiên hà xa hơn. Bởi vì lực hấp dẫn làm cong không gian, các nhà vũ trụ học có thể lập bản đồ nồng độ lớn của vật chất tối trong các vùng gần hơn của Vũ trụ bằng cách xem lực hấp dẫn của chúng ép hình ảnh của các thiên hà ở xa hơn như thế nào, một hiện tượng được gọi là thấu kính hấp dẫn yếu. Thành viên Alexandra Amon của DES giải thích trong một cuộc họp trực tuyến: “Chúng tôi quan sát hình ảnh của chúng tôi về các thiên hà nền sẽ bị bóp méo một chút.


Việc lập bản đồ các thiên hà và vật chất tối ở dạng 3D cũng cho phép các nhà nghiên cứu điều tra năng lượng tối, lực đang thúc đẩy sự mở rộng của Vũ trụ tăng tốc. Bản chất của lực bí ẩn này là một trong những vấn đề mở lớn trong vũ trụ học. Tất cả các bằng chứng cho đến nay đều cho thấy rằng nó đồng nhất trong không gian và thời gian, và DES hiện đã cung cấp một bài kiểm tra nghiêm ngặt nhất cho giả thuyết đó. Khi kết hợp với dữ liệu từ các cuộc khảo sát khác, bản đồ 3D của nó đã giúp cắt giảm biên độ sai số xuống khoảng 3% - thành viên của DES, Michael Troxel của Đại học Duke ở Durham, Bắc Carolina, cho biết.

Ofer Lahav, một thành viên hàng đầu của DES tại Đại học College London, nói rằng kết quả này là một “chiến thắng” đối với mô hình vũ trụ học tiêu chuẩn, giả định năng lượng tối là không đổi.

Điều này sẽ khiến các nhà vũ trụ học khó hỗ trợ các mô hình thay thế trong đó năng lượng tối là một “phương tiện hữu hình” có thể khô héo trong tương lai.

Mượt hơn mong đợi
DES cũng nhận thấy Vũ trụ hoạt động trơn tru hơn một chút so với dự kiến ​​- xác nhận những phát hiện mà sự hợp tác báo cáo lần đầu tiên vào năm 2017. “Độ thấu kính liên tục thấp so với những gì vũ trụ ra lệnh,” Amon, nhà vũ trụ học tại Viện Vật lý Thiên văn Hạt Kavli và Vũ trụ học ở Menlo Park, California.

Ngoài DES, hai dự án thấu kính yếu khác cũng đã báo cáo một kết quả khó hiểu tương tự - Cuộc khảo sát Hyper Suprime-Cam, được thực hiện bởi Đài quan sát thiên văn quốc gia của Kính viễn vọng Subaru của Nhật Bản ở Mauna Kea, Hawaii; và Khảo sát Kilo-Degree tại một trong những kính thiên văn của Đài thiên văn Nam Âu ở Chile, do Heymans dẫn đầu. Cả ba cuộc khảo sát đều cho thấy thấu kính ít hơn một chút - và do đó nồng độ vật chất tối ít hơn một chút - so với dự kiến ​​dựa trên mô hình vũ trụ học đang thịnh hành.

Khi độ không đảm bảo thực nghiệm được đưa vào, các phép đo vẫn phù hợp rộng rãi với mô hình chuẩn. Heymans nói rằng sẽ rất thú vị khi kết hợp kết quả của ba cuộc khảo sát thấu kính yếu vào một phân tích để có được một thước đo chính xác hơn về sự khác biệt có thể có.

Còn nhiều hơn thế nữa từ DES: các kết quả mới nhất được dựa trên ba năm đầu tiên lấy dữ liệu, trong tổng số sáu năm. Bắt đầu từ năm tới, vũ trụ học sẽ có một bước nhảy vọt với hai đài quan sát mới, Đài quan sát Vera Rubin ở Chile và kính thiên văn không gian Euclid của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu. Cả hai sẽ tiến hành các nghiên cứu thấu kính yếu với độ sâu chưa từng có và "họ sẽ làm công việc này trên bầu trời trọn vẹn". Heymans nói

-----

THE MOST DETAILED 3D MAP OF THE UNIVERSE EVER MADE 
Cosmologists have unveiled a trove of fresh data, but the measurements do not settle earlier questions about the Universe’s unexpected smoothness.
Inside the dome of the Víctor M. Blanco telescope, which surveyed the Southern Hemisphere sky between 2013 and 2019
A survey of the southern sky has reconstructed how mass is spread across space and time, in the biggest study of its kind. The data provide striking evidence that dark energy, the force that appears to be pushing the Universe to accelerate its expansion, has been constant throughout cosmic history.

The Dark Energy Survey (DES) collaboration revealed its results in an online briefing on 27 May and in several papers posted online.

The DES team observed the sky between 2013 and 2019 using a 570-megapixel camera at the Víctor M. Blanco telescope at the Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chile. The survey covered one-quarter of the southern sky, and its exposures included 300 million galaxies.

“It’s an incredibly powerful data set,” comments Catherine Heymans, an astronomer at the University of Edinburgh, UK.

Dark Energy Survey collaboration
The researchers grouped the galaxies by colour, to get a rough indication of each galaxy’s distance from our own: as the Universe expands, galaxies that are further away appear redder because their light waves have stretched out to longer wavelengths. That way, the team was able to add a third dimension to its map.

Looking further away also corresponds to looking to the past, so a 3D cosmic map provides a record of the Universe’s history. By tracking how galaxies spread out over time, cosmologists can then indirectly measure the forces at play. These include the gravitational pull of dark matter, the invisible stuff that constitutes some 80% of the Universe’s mass and dominates the formation of galaxies and clusters of galaxies.

Distorted galaxies
To better reveal the presence of dark matter, the DES team analyzed the shapes of 100 million of the more distant galaxies. Because gravity curves space, the cosmologists were able to map large concentrations of dark matter in the closer regions of the Universe by seeing how their gravity squeezes the images of galaxies farther away, a phenomenon called weak gravitational lensing. “We observe our images of background galaxies to be slightly distorted,” explained DES member Alexandra Amon in an online briefing.

Mapping galaxies and dark matter in 3D also allows researchers to investigate dark energy, the force that’s pushing the Universe’s expansion to accelerate. The nature of this mysterious force is one of the major open problems in cosmology. All evidence so far has suggested that it is uniform throughout space and time, and DES has now provided the most stringent test of that hypothesis. When combined with data from other surveys, its 3D map has helped to cut the error margins down to about 3% — says DES member Michael Troxel of Duke University in Durham, North Carolina.

Ofer Lahav, a leading DES member at University College London, says that the result is a “triumph” for the standard model of cosmology, which assumes dark energy to be constant.

This will make it harder for cosmologists to support alternative models in which dark energy is a “tangible medium” that could wither away in the future.

Smoother than expected
DES also found the Universe to be slightly smoother than expected — confirming findings that the collaboration first reported in 2017. “Lensing is persistently low compared to what the universe dictates,” said Amon, who is a cosmologist at the Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology in Menlo Park, California.

In addition to DES, two other major weak-lensing projects have reported a similar puzzling result — The Hyper Suprime-Cam survey, done by the National Astronomical Observatory of Japan’s Subaru Telescope in Mauna Kea, Hawaii; and the Kilo-Degree Survey at one of the European Southern Observatory’s telescopes in Chile, led by Heymans. All three surveys have found slightly less lensing — and therefore slightly less concentration of dark matter —than would be expected based on the prevailing model of cosmology.

When experimental uncertainties are factored in, the measurements are still broadly consistent with the standard model. Heymans says that it will be interesting to combine the results of the three weak-lensing surveys into one analysis to get a more precise measure of the possible discrepancy.

There is more to come from DES: the latest results were based on its first three years of data-taking, out of a total of six years. Starting next year, cosmology will take a major leap with two new observatories, the Vera Rubin Observatory in Chile and the European Space Agency’s Euclid space telescope. Both will conduct weak-lensing studies of unprecedented depth, and “they’re going to be doing this work on the full sky”, says Heymans.

Geolink tổng hợp từ Nature

Bình luận

VIẾT BÌNH LUẬN CỦA BẠN:

popup

Số lượng:

Tổng tiền: