Спустя десятки лет углублённого изучения самых отдалённых уголков космоса в рамках Sloan Digital Sky Survey (Слоановского цифрового небесного обзора) астрофизики создали самую большую и детальную 3D-карту Вселенной, которая охватывает более 2 миллионов галактик и квазаров.

Главный научный сотрудник проекта космолог Кайл Доусон из Университета Юты рассказал, что современная наука располагает весьма обширными знаниями как о зарождении нашей Вселенной, так и о более «свежей» истории её расширения. Исследователи имеют чёткое представление о том, каким был космос в первые миллионы лет. Это стало возможным благодаря труду тысяч учёных со всего мира, которые совместными усилиями рассчитали относительное количество элементов, сформировавшихся в Большом взрыве, а также изучили равномерно заполняющее Вселенную реликтовое излучение, возникшее при первичной рекомбинации водорода. История последних нескольких миллиардов лет в истории Вселенной известна нам благодаря тщательному картированию космоса с целью определения темпов его расширения. В то же время существует огромный пробел данных, охватывающий около 11 миллиардов лет существования Вселенной. На протяжении последних двадцати лет астрофизики упорно работали над тем, чтобы наконец восполнить этот пробел. Учёные считают, что эта информация позволит людям добиться значительного прогресса в освоении отрасли космологии.

 Создание самой большой 3D-карты Вселенной стало возможным благодаря спектроскопическому обзору барионных акустических осцилляций – так называемому eBOSS (extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey). Это исследование является частью Слоановского цифрового небесного обзора: используемый для него телескоп Фонда Слоуна регистрирует регулярные колебания плотности материи Вселенной. Осцилляции представляют собой своего рода акустические волны, которые зародились на заре эволюции Вселенной, когда расширяющаяся первичная плазма ещё не остыла до температуры, достаточной для образования объединения электронов и протонов в первые нейтральные атомы водорода. В исследовании eBOSS задействованы более 100 астрофизиков, которые тщательно отслеживают уровни колебания материи, свидетельствующие о наличии физических объектов.

Используя всю имеющуюся информацию об истории расширения Вселенной и новые данные, полученные в рамках проектов eBOSS и SDSS, исследователи сумели обнаружить закономерность распределения галактик и рассчитать их расположение. За последние годы астрофизики внесли на карту Вселенной более 2 миллионов галактик. Совмещение данных исследовательских работ, проведённых на протяжении последних 20 лет, также позволило обнаружить явные прорехи в нашем видении космоса. Один из таких моментов касается постоянной Хаббла: расчёты участников проекта eBOSS показали значение расширения Вселенной примерно на 10% ниже, чем значение, полученное при изучении скорости удаления ближайших звёзд, квазаров и галактик. Учёные не сомневаются в точности исследования eBOSS, а значит в какой-то момент – примерно 6 миллиардов лет назад началось ускорение темпов расширения Вселенной, которое усиливается по сей день. Аналитик Ева-Мария Мюллер из Оксфордского университета предполагает, что причиной несоответствия значений постоянной Хаббла может быть существование в ранней Вселенной неизвестной науке формы материи, предсказанной общей теорией относительности Эйнштейна.

 Помимо некоторых вопросов касательно различных темпов расширения в молодой и поздней Вселенной, проекты SDSS и eBOSS также не раскрыли темы чёрной материи и чёрной энергии. Однако объединив их результаты с данными исследований реликтового излучения, суперновых и прочих космических загадок, астрофизики сумели охватить огромный 11-миллиардный отрезок времени в истории мира. В ходе создания 3D-карты учёные анализировали галактики и квазары с целью обнаружения разного рода закономерностей. Они разделили объекты в отдельные группы в зависимости от размера, цвета и удаления от Земли. Для описания истории Вселенной периода 6 и более миллиардов лет назад исследователи отметили крупнейшие красные галактики. При изучении ещё более отдалённого периода они сконцентрировались на молодых голубых галактиках. А для периода истории Вселенной давности в 11 миллиардов лет учёные анализировали квазары.

Результаты многолетнего труда астрофизиков были описаны в 20 научных работах общим объёмом более 500 страниц. Помимо создания наглядной карты Вселенной, учёные также несколько приблизились к пониманию её геометрической структуры. В частности, данные SDSS и eBOSS позволяют предположить, что наша Вселенная обладает практически нулевой пространственной кривизной, то есть она плоская (в понимании евклидовой / неискривлённой геометрии), а не изогнутая в виде сферы или тора.

Источник