Пример сверхновой, обнаруженной в ходе Обзора темной энергии в поле, охватываемом одним из отдельных детекторов камеры темной энергии. Сверхновая взорвалась в спиральной галактике с красным смещением = 0,04528, находящейся на расстоянии около 0,6 миллиарда световых лет от нас. Это одна из ближайших сверхновых в выборке. На вставке сверхновая представляет собой небольшую точку в правом верхнем углу яркого центра галактики. Фото: сотрудничество DES
Исследователи из Технологического университета Суинберна внесли свой вклад в знаковое исследование, которое усложняет наше понимание Вселенной.
Работа опубликована на сервере препринтов arXiv.
Исследование темной энергии (DES), результаты которого были опубликованы сегодня, представляет работу более 400 астрофизиков, астрономов и космологов из более чем 25 учреждений.
Ученые DES собрали данные за 758 ночей за шесть лет, чтобы понять природу темной энергии и измерить скорость расширения Вселенной. Согласно новой сложной теории, они обнаружили, что плотность темной энергии во Вселенной могла меняться с течением времени.
Доктор Анаис Мёллер из Центра астрофизики и суперкомпьютеров Технологического университета Суинберна была частью команды, работавшей над этим революционным анализом, вместе с Митчеллом Диксоном из Суинберна, профессором Карлом Глейзбруком и заслуженным профессором Джереми Молдом.
«Эти результаты, полученные в результате сотрудничества сотен ученых по всему миру, являются свидетельством силы сотрудничества и напряженной работы, способствующей достижению крупного научного прогресса», — говорит доктор Мёллер.
«Я очень горжусь работой, которую мы проделали как команда; это невероятно тщательный анализ, который снижает нашу неопределенность до нового уровня и показывает силу Исследования Темной Энергии. Мы не только использовали самые современные данные , но также разработал новаторские методы для извлечения максимальной информации из обзора сверхновых. Я особенно горжусь этим, поскольку разработал метод отбора сверхновых, используемых для обзора, с помощью машинного обучения».
В 1998 году астрофизики обнаружили, что Вселенная расширяется с возрастающей скоростью, что объясняется загадочной сущностью, называемой темной энергией, которая составляет около 70% нашей Вселенной. В то время астрофизики согласились, что расширение Вселенной должно замедляться из-за гравитации.
Это революционное открытие, которого астрофизики достигли благодаря наблюдениям за определенными видами взрывающихся звезд, называемых сверхновыми типа 1а, было отмечено Нобелевской премией по физике в 2011 году.
Теперь, спустя 25 лет после первоначального открытия, «Обзор темной энергии» является кульминацией десятилетних исследований ученых со всего мира, которые проанализировали более 1500 сверхновых, используя самые жесткие ограничения на расширение Вселенной, когда-либо полученные. Это самое большое количество сверхновых типа 1а, когда-либо использовавшихся для ограничения темной энергии в результате одного исследования, исследующего большие космические времена.
Полученные результаты согласуются со стандартной космологической моделью Вселенной с ускоренным расширением. Тем не менее, результаты не являются достаточно окончательными, чтобы исключить возможно более сложную модель.
«О темной энергии еще многое предстоит узнать, но этот анализ можно будет считать золотым стандартом в космологии сверхновых в течение довольно долгого времени», — говорит доктор Моллер. «Этот анализ также предлагает инновационные методы, которые будут использоваться в исследованиях следующего поколения, поэтому мы совершаем скачок в том, как мы занимаемся наукой. Я очень рад узнать больше о тайне темной энергии в предстоящем десятилетии. «
Внедрение нового подхода
Новое исследование положило начало новому подходу к использованию фотометрии — с беспрецедентными четырьмя фильтрами — для поиска сверхновых, их классификации и измерения их кривых блеска. Доктор Мёллер создал метод отбора сверхновых типа 1a с использованием современного машинного обучения.
«Это очень захватывающее время — видеть, как эта инновационная технология использует возможности крупных астрономических исследований», — говорит она. «Мы не только можем получить больше сверхновых типа 1а, чем раньше, но и тщательно протестировали эти методы, поскольку хотим проводить более точные измерения фундаментальной физики нашей Вселенной».
Для этого метода требуются данные о сверхновых типа 1а, которые возникают, когда чрезвычайно плотная мертвая звезда, известная как белый карлик, достигает критической массы и взрывается. Поскольку критическая масса почти одинакова для всех белых карликов, все сверхновые типа 1а имеют примерно одинаковую фактическую яркость, и любые оставшиеся отклонения можно откалибровать. Таким образом, когда астрофизики сравнивают видимую яркость двух сверхновых типа 1а, видимых с Земли, они могут определить их относительное расстояние от нас.
Астрофизики прослеживают историю космического расширения с помощью больших образцов сверхновых, охватывающих широкий диапазон расстояний. Для каждой сверхновой они объединяют расстояние до нее с измерением ее красного смещения — того, насколько быстро она удаляется от Земли из-за расширения Вселенной. Они могут использовать эту историю, чтобы определить, осталась ли плотность темной энергии постоянной или изменилась с течением времени.
Результаты показали, что w = –0,80 +/- 0,18 с использованием только сверхновых. В сочетании с дополнительными данными телескопа Планк Европейского космического агентства w достигает –1 в пределах шкалы ошибок. Чтобы прийти к окончательному выводу, ученым понадобится больше данных, используя новое исследование.
Исследователи DES использовали передовые методы машинного обучения, чтобы помочь в классификации сверхновых. Среди данных примерно о двух миллионах далеких наблюдаемых галактик DES обнаружил несколько тысяч сверхновых. В конечном итоге ученые использовали 1499 сверхновых типа 1a с высококачественными данными, что сделало их самым большим и самым глубоким образцом сверхновых с одного телескопа, когда-либо собранным. В 1998 году астрономы, лауреаты Нобелевской премии, использовали всего 52 сверхновые, чтобы определить, что Вселенная расширяется с возрастающей скоростью.
Информация от: Технологическим университетом Суинберна.
