Nasib alam semesta tergantung pada keseimbangan antara materi dan energi gelap, bahan dasar yang mendorong ekspansi yang semakin cepat. Hasil baru dari Instrumen Spektroskopi Energi Gelap (DESI) menggunakan peta 3D terbesar dari alam semesta yang pernah dibangun untuk mengkarakterisasi pengaruh energi gelap pada perluasan alam semesta selama 11 miliar tahun terakhir. Studi ini menunjukkan petunjuk bahwa energi gelap, yang sebelumnya dianggap konstan kosmologis, dapat berkembang dengan cara yang tidak terduga.
Desi adalah percobaan internasional yang melibatkan lebih dari 900 peserta dari lebih dari 70 lembaga di seluruh dunia, dan dipimpin oleh Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley Departemen Energi AS (Amerika Serikat). Kolaborasi ini menerbitkan temuannya di banyak makalah yang diserahkan ke Repositori Digital ARXIV dan dalam presentasi di American Physical Society Global Physics Summit di Anaheim, California.
“Hasil yang kami peroleh sangat menarik”, kata Andreu Font-Ribera, Ifae Scientist dan anggota tim DESI yang mengembangkan penelitian ini. “Tampaknya kita berada di ambang perubahan paradigma untuk model alam semesta kita, dan ini sangat menarik”, katanya.
Sendiri, data desi konsisten dengan model standar alam semesta, «CDM (di mana CDM adalah singkatan dari Dark Matter dan» mewakili penjelasan paling sederhana tentang energi gelap, di mana ia berperilaku seperti konstanta kosmologis). Namun, ketika dikombinasikan dengan pengukuran lain, ada indikasi yang berkembang bahwa dampak energi gelap mungkin melemah dari waktu ke waktu. Ini menunjukkan bahwa model selain yang diterima secara umum dapat memberikan penjelasan yang lebih baik tentang evolusi kosmik. Pengukuran lain seperti itu termasuk cahaya yang tersisa dari awal alam semesta (latar belakang microwave kosmik atau CMB), bintang yang meledak (supernova) dan distorsi dalam penyebaran cahaya yang disebabkan oleh gravitasi (lensing gravitasi lemah).
“Menurut pendapat saya, masih terlalu dini untuk mengklaim dengan tegas bahwa kami telah menemukan energi gelap yang berkembang”, kata Eusebio Sánchez, seorang peneliti sains di Ciemat, yang telah berpartisipasi dalam analisis data. “Namun, fakta bahwa berbagai proyek independen mengamati hasil yang serupa membuat situasi ini sangat menarik”.
Sejauh ini, preferensi untuk energi gelap yang berubah belum mencapai “5 Sigma”, konvensi statistik yang digunakan dalam fisika yang menetapkan ambang batas yang diperlukan untuk mempertimbangkan apakah pengukuran dianggap sebagai penemuan. Analisis berbagai kombinasi data DESI dengan CMB dan beberapa set supernova menemukan kisaran antara 2,8 dan 4,2 Sigma (peristiwa 3 Sigma memiliki peluang 0,3% untuk menjadi fluktuasi statistik, tetapi banyak peristiwa 3 sigma dalam fisika telah menghilang karena lebih banyak data telah dikumpulkan). Analisis ini telah menggunakan teknik double-blind yang menyembunyikan hasil sampai akhir, mengurangi bias tidak sadar dalam data.
“Data baru ini dapat menunjukkan bahwa alam semesta lebih kompleks daripada yang kami kira”, kata Sergi Novell Masot, seorang kandidat PhD di ICCUB dan anggota Institute of Space Studies of Catalonia (IEEC), yang juga baru -baru ini menerbitkan studi komplementer menggunakan peta Desi. “Namun, sebelum mendapatkan kesimpulan akhir, kita perlu memahami data supernova dan CMB, yang, bila dikombinasikan dengan hasil desi, tampaknya mengarah ke arah ini”.
Desi adalah survei 3D paling luas dari kosmos yang pernah dilakukan. Ini memiliki instrumen canggih yang menangkap cahaya dari 5.000 galaksi secara bersamaan. Kelompok -kelompok Desi Spanyol memainkan peran penting dalam konstruksinya dan sekarang berpartisipasi dalam operasinya. Desi dipasang di teleskop Nicholas U. Mayall 4 meter di Kitt Peak National Observatory di Arizona (AS). Eksperimen ini berada di tahun keempat pengumpulan data, dari total lima yang direncanakan. Direncanakan untuk mengukur sekitar 50 juta galaksi dan quasar (objek yang sangat cerah, sangat jauh dengan lubang hitam di inti mereka) di akhir proyek.
Analisis baru ini menggunakan data dari tiga tahun pertama pengamatan: hampir 15 juta galaksi dan quasar terbaik yang diukur. Ini adalah terobosan besar. Ketepatan percobaan telah meningkat dibandingkan dengan analisis DESI pertama, yang juga mengamati trek perubahan energi gelap, karena set data telah meningkat dengan faktor lebih dari dua.
“Jika dikonfirmasi, ini akan menjadi salah satu hasil paling penting dalam kosmologi dekade terakhir karena membuka pintu bagi ide-ide baru di luar standar 'model CDM”, kata Juan García-Bellido, peneliti di IFT-UAM/CSIC, yang telah berkolaborasi dalam pengukuran ini. “Jika hasilnya mendapatkan signifikansi lebih tinggi dengan pengukuran di masa depan, kami dapat mengeksplorasi ide -ide seperti teori baru gravitasi atau intisari, yang memprediksi percepatan variabel dari perluasan alam semesta”.
Desi melacak pengaruh energi gelap dengan mempelajari distribusi materi di alam semesta. Peristiwa di alam semesta awal meninggalkan pola yang sangat halus dalam distribusi materi, yang dikenal sebagai osilasi akustik baryon (BAOS). Osilasi ini digunakan untuk mengkalibrasi jarak atau penguasa standar, dan ukurannya yang jelas pada waktu yang berbeda tergantung langsung pada perluasan alam semesta. Dari pengukuran penguasa standar pada jarak yang berbeda, kami memperoleh kekuatan energi gelap sepanjang sejarah kosmik. Pengukuran jarak yang disediakan oleh Desi dalam studi baru ini adalah yang paling akurat hingga saat ini.
“Kami berada pada saat yang sangat menyenangkan karena untuk waktu yang lama kami percaya bahwa alam semesta berperilaku dengan cara tertentu, tetapi sekarang, dengan data yang semakin tepat, kami menyadari bahwa ada aspek yang masih belum sepenuhnya kami pahami”, kata Laura Casas, seorang kandidat PhD di IFAE di Barcelona, yang telah memimpin validasi analisis di hutan Lyman-alpha. “Meskipun masih banyak yang harus dipelajari, petunjuk tentang berevolusi energi gelap adalah temuan yang menarik”.
Kolaborasi ini akan segera mulai bekerja pada analisis tambahan untuk mengekstrak lebih banyak informasi dari dataset saat ini, dan Desi akan terus mengakumulasi data baru. Eksperimen lebih lanjut yang dimulai di tahun -tahun mendatang akan memberikan set data pelengkap untuk analisis di masa depan.
“Hasil pengamatan yang kami peroleh tentang evolusi alam semesta membuka berbagai teori yang mungkin dapat menjelaskan pengamatan ini”, kata Francisco Javier Castander, peneliti di Ice-CSIC dan IEEC, yang berkontribusi pada percobaan. “Terlepas dari sifat energi gelap, sifat -sifatnya akan menentukan masa depan alam semesta. Sangat bermanfaat untuk melihat bagaimana instrumen yang kita bangun memungkinkan kita untuk mengamati langit dan mempelajari alam semesta secara rinci, untuk menjawab salah satu pertanyaan terpenting yang pernah diajukan umat manusia”.
Beberapa video yang menyajikan analisis baru tersedia di saluran YouTube Desi. Selain membuat hasil terbaru publik pada pertemuan American Physical Society (APS), Kolaborasi Desi juga telah mengumumkan bahwa rilis data publik pertama (DR1) sekarang tersedia untuk eksplorasi. Dataset ini berisi jutaan objek selestial dan akan memungkinkan berbagai investigasi astrofisika yang menambah tujuan kosmologis Desi.
Kolaborasi Desi
Desi menerima dana dari lembaga -lembaga berikut: Kantor Sains Departemen Energi dan Pusat Komputasi Ilmiah Penelitian Energi Nasional (NERSC), di Amerika Serikat; National Science Foundation (NSF), di Amerika Serikat; Divisi Ilmu Astronomi (AST), melalui kontrak dengan Observatorium Astronomi Optik Nasional NSF; Dewan Fasilitas Sains dan Teknologi (STFC), di Inggris; Yayasan Gordon dan Betty Moore dan Heising-Simons di Amerika Serikat; The Commissariat à l'engie Atomique et des Energies Alternatif (CEA) di Prancis; Dewan Nasional Sains dan Teknologi (Conacyt) di Meksiko; Kementerian Sains, Inovasi, dan Universitas Spanyol; dan lembaga anggota desi.
Kolaborasi Desi bersyukur diizinkan untuk melakukan penelitian astronomi di Du'ag at Kitt Peak, Arizona, gunung yang memiliki makna khusus bagi Reservasi India Tohono O'odham Nation.
Di tingkat nasional, para peserta adalah Pusat Penelitian untuk Energi, Lingkungan dan Teknologi (CIEMAT), Institute of Space Sciences (ICE, CSIC), Institute of Cosmos (ICCUB), Institut Fisika Energi Tinggi (IFAE), Institute Fisika Teoritis (IFT-UAM/CSIC), The Institute of Astrituteics (IFT-UAM/CSIC), The Astrofisika Kepulauan Canary (IAC).
Daftar lengkap lembaga yang berpartisipasi dan informasi terkait lebih lanjut dapat ditemukan di situs web Desi.
