Екипът на проекта DESI е отличен на научния форум Gizmodo Science Fair за 2026 г. заради значителния принос към разбирането ни за това как е възникнала Вселената, как се е развивала и как ще продължи да се разраства в бъдеще.

Въпросът тук е измамно прост: каква е природата на разширяването на Вселената и каква роля играе тъмната енергия?

Колкото по-голяма част от Вселената картографираме, толкова по-несигурни изглеждаме относно истинската природа на тъмната енергия – силата, за която се смята, че движи разширяването на Вселената. През април тази година Cпектроскопският инструмент за изследване на тъмната енергия (DESI) официално приключи първото си петгодишно проучване, създавайки най-мащабната триизмерна карта на Вселената с висока разделителна способност. Тази карта обхваща над 47 милиона галактики и квазари, както и 20 милиона звезди, проследявайки период от 11 милиарда години от космическата история. Това количество данни е шест пъти по-голямо от обема на всички предишни измервания, взети заедно.

„Когато наблюдаваме галактики, намиращи се все по-далеч от нас, ние всъщност гледаме назад във времето – към периода, необходим на светлината от тези далечни галактики, за да достигне до нас“, обясни Уил Пърсивал, съговорител на проекта DESI и астрофизик в Университета „Ватерло“ в Канада. „Така чрез проучване на галактиките можем да сглобим историята на Вселената; можем да създадем своеобразни „срезове“, които ни показват какво е било състоянието на Вселената в различни етапи от нейното развитие.“

През следващите месеци и години космолозите ще анализират задълбочено данните, съпоставяйки резултатите от наблюденията с теоретичните модели. Те ще подложат на особено внимателна проверка валидността на космологичната константа ламбда (Λ), според която разширяването на Вселената се ускорява – широко възприета идея, която неочаквано бе поставена под въпрос от данните на DESI.

През 1998 г. астрономи, изучаващи далечни свръхнови, откриха доказателства, че Вселената се разширява с непрекъснато нарастваща скорост. Арсеналът от променливи и уравнения, с които учените разполагаха по онова време, обаче не беше достатъчен, за да се докаже това. Ако Вселената съдържаше единствено обикновена материя и гравитация, еволюцията ѝ щеше да се определя от скоростта на разширяване на материята и от въздействието на гравитацията, която я привлича навътре, обясни Пърсивал.

„За да се стигне до това ускоряване на разширяването, е необходимо във Вселената да присъства и нещо друго – било то сила или ново скаларно поле“, допълни той. „Нарекохме го „тъмна енергия“. Но самото наименование не ни разкрива какво представлява тя.“

Тук на сцената излиза DESI. Разполагайки с данни за милиони галактики, астрономите могат свободно да провеждат най-различни космологични изследвания, използвайки масивите от данни, които екипът на DESI публикува след предварителна вътрешна обработка. Това не е изследователска дейност, която се извършва за една нощ. В крайна сметка въпросите тук засягат раждането на Вселената, начина, по който тя се разраства, и – което може би е най-важно – какъв би могъл да бъде нейният край.

DESI не е първият инструмент, натоварен със задачата да изследва тъмната енергия. Всъщност членовете на екипа на DESI – включително Пърсивал и Клаус Хоншайд, който отговаря за научната апаратура в рамките на сътрудничеството – имат богат опит с подобни проекти, включително с предшествениците на DESI. Въпреки това проектът несъмнено е доказателство за изобретателността на учените – както по отношение на начина, по който е организиран, така и по отношение на постигнатото за толкова кратко време.

DESI е монтиран върху 4-метровия телескоп „Мейъл“ в Националната обсерватория „Кит Пийк“ в Аризона. Телескопът „Мейъл“ е въведен в експлоатация през 1973 г. и предвид непрекъснато нарастващите размери на телескопите (огледалото на телескопа „Вера Рубин“ е с диаметър 8,4 метра), това може да не звучи особено впечатляващо. Съществува и онази стара максима във физиката, според която „по-голямото е по-добро“. Въпреки това, този телескоп – който научната общност вече бе „отписала“ – се оказа идеално подходящ за мисията на DESI, отбелязва Хоншайд, физик от Университета на щата Охайо.

„Методът ни включва използването на 5000 малки робота – не онези роботи от научната фантастика, а устройства с размерите на молив, които могат да се управляват дистанционно и имат оптични влакна на върха си“, обяснява Хоншайд. „Чрез заснемане се установява къде се намира дадена галактика, след което върхът на оптичното влакно се насочва точно към това място; това се прави за всичките 5000 влакна, преди да се премине към следващата експозиция.“

Именно заради тази прецизност може да се каже, че DESI се справя със задачата си дори твърде добре. Проектът предизвика истински трус в космологията още преди самото му приключване през април. Най-значимият резултат дойде от анализ на данните от първите три години, които не се вписваха напълно в Стандартния космологичен модел. С други думи, възможно е да има сериозен проблем в разбирането ни за космологичната константа. Ако това се потвърди, последиците за космологията биха били не просто значими, а направо катастрофални и революционни.

Инструментът все още функционира, макар да е трябвало да бъде отстранена неизправност в системата за контрол на влажността; за щастие, проблемът е бил бързо разрешен. Към момента планът предвижда DESI да изследва нощното небе приблизително до 2028 г. След това ще започне вторият етап от работата на инструмента, който ще продължи докъм 2035 г. Със сигурност ще бъдат извършени модернизации, но основната цел засега е да се запазят висококласните му възможности.

Що се отнася до научната дейност, учените все още не са приключили с анализа на данните от първите три години работа на DESI – просто защото има твърде много неща за изследване. Това е една от причините DESI да избере поетапно публикуване на данните, за да направи наблюденията си достъпни за научната общност, тъй като дори частични данни от инструмента могат да представляват голям интерес, отбеляза Пърсивал. В крайна сметка въпросите, които си задават астрономите, са толкова много, колкото и звездите във Вселената. Въпреки това, масивът от данни за целия петгодишен период все още се подготвя, пояснява Пърсивал. Той добави, че процесът изисква много програмиране, математически изчисления и научна работа, за да се открие „най-надеждният начин“, по който изследователите да могат да проучват интересуващите ги теми.

Снимка: Unsplash/DESI Collaboration and DESI Member Institutions/DOE/KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor

Виж още: Някой обучи симулацията на мозъка на муха да играе Balatro и той вече печели в играта