Jak 5 000 robotických očí mění náš pohled na vesmír

Analýza téměř šesti milionů galaxií za období 11 miliard let, kterou provedla společnost DESI, poskytuje přesvědčivé důkazy o tom, že vesmírná seskupení se řídí Einsteinovou obecnou teorií relativity. Zjištění potvrzují hlavní model vesmíru a zpřesňují limity alternativních teorií a nabízejí bezprecedentní pohled na temnou energii a gravitaci.

Potvrzení vedoucího modelu vesmíru
Spektroskopický přístroj DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), umístěný na vrcholu hory Kitt Peak v Arizoně, zmapoval na základě dat z prvního roku své existence růst vesmírných struktur v průběhu většiny historie vesmíru. Tato analýza poskytuje dosud nejpřesnější test fungování gravitace na největších škálách. Zjištění potvrzují současný hlavní model vesmíru a zároveň zužují alternativní teorie modifikované gravitace, které se snaží vysvětlit zrychlené rozpínání vesmíru.

DESI je celosvětová spolupráce více než 900 výzkumníků z více než 70 institucí, kterou řídí Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) amerického ministerstva energetiky.

DESI obsahuje 5 000 optických „očí“, z nichž každé dokáže shromáždit světlo z galaxie za pouhých 20 minut. Profesoři Peter Doel a David Brooks z UCL (University College London) Physics & Astronomy se podíleli na návrhu, sestavení a konstrukci optického korektoru DESI – šesti čoček, z nichž největší má průměr 1,1 m a zaměřuje světlo na „oči“. Konstrukci optického korektoru podpořila STFC (Science and Technology Facilities Council). Na projektu DESI se podílejí také čtyři další pracovníci UCL a jejich spolupracovníci na počátku kariéry, stejně jako vědci z dalších šesti britských univerzit.

Pozoruhodné výsledky kosmických měření
Díky získání dat během pouhého jednoho roku provedl DESI nejpřesnější celkové měření růstu struktury vesmíru, čímž překonal předchozí snahy, které trvaly desítky let.

Profesor Ofer Lahav (UCL Physics & Astronomy), spolupracovník projektu DESI a člen jeho výkonného výboru, uvedl: „DESI je jedním z nejlepších výsledků v historii vesmíru. Shlukování galaxií na obrovských kosmologických škálách velkolepě potvrzuje Einsteinovu teorii gravitace a zároveň nám říká něco o temné hmotě a temné energii. Pozoruhodné je, že shlukování galaxií také stanovuje horní hranice dosud neznámé hmotnosti drobných částic zvaných neutrina, protože jejich přítomnost ovlivňuje růst struktury.“

Vymezení hmotnosti neutrin a teorie gravitace
Předchozí experimenty s neutriny zjistily, že součet hmotností tří typů neutrin by měl být alespoň 0,059 eV/c2. (Pro srovnání, elektron má hmotnost přibližně 511 000 eV/c2.) Výsledky DESI ukazují, že součet by měl být menší než 0,071 eV/c2, což ponechává úzké okno pro hmotnosti neutrin.

Pauline Zarrouková, kosmoložka z francouzského Národního centra pro vědecký výzkum (CNRS) pracující v Laboratoři jaderné fyziky a fyziky vysokých energií (LPNHE – Laboratoire de Physique Nucléaire et des Hautes Énergies), která se podílela na nové analýze, řekla: „Je to velmi důležité. Obecná teorie relativity byla velmi dobře otestována v měřítku Sluneční soustavy, ale my jsme potřebovali ověřit, že náš předpoklad funguje i v mnohem větších měřítkách. Studium rychlosti vzniku galaxií nám umožňuje přímo testovat naše teorie a zatím se shodujeme s tím, co obecná relativita předpovídá na kosmologických škálách.“

Historický pohled a rozšířená analýza
Spolupráce, včetně spoluautorů z UCL, se o výsledky podělila v několika článcích zveřejněných v online reportáži arXiv. Komplexní analýza využila téměř 6 milionů galaxií a kvazarů a umožňuje vědcům nahlédnout až 11 miliard let do minulosti vesmíru.

Nové výsledky poskytují rozšířenou analýzu dat z prvního roku projektu DESI, který v dubnu 2024 vytvořil dosud největší 3D mapu našeho vesmíru a odhalil náznaky možného vývoje temné energie v čase. Dubnové výsledky se zabývaly zvláštním rysem shlukování galaxií známým jako baryonové akustické oscilace (BAO). Nová analýza, nazývaná „analýza celého tvaru“, rozšiřuje záběr, aby z dat získala více informací, a měří, jak jsou galaxie a hmota rozloženy v různých měřítkách ve vesmíru. Studie si vyžádala měsíce další práce a křížových kontrol. Stejně jako předchozí studie použila techniku, která před vědci až do konce skrývala výsledek, čímž zmírnila případnou nevědomou zaujatost.

Profesor Dragan Huterer z Michiganské univerzity, spoluvedoucí skupiny DESI interpretující kosmologická data, řekl: „Jak naše výsledky BAO, tak analýza celého tvaru jsou velkolepé. Je to poprvé, co se projekt DESI zabýval růstem vesmírné struktury. Ukazujeme novou obrovskou schopnost zkoumat modifikovanou gravitaci a zlepšit omezení modelů temné energie. A to je teprve špička ledovce.“

Více informací o DESI
Projekt DESI byl navržen a je provozován za finanční podpory Úřadu pro vědu Ministerstva energetiky USA (DOE). Přístroj je instalován na čtyřmetrovém teleskopu Nicholase U. Mayalla na Kitt Peak National Observatory v Arizoně, který je součástí programu NOIRLab americké Národní vědecké nadace (NSF). DESI je nyní ve čtvrtém roce pětiletého průzkumu oblohy a jeho cílem je do konce projektu zmapovat přibližně 40 milionů galaxií a kvazarů.

Spolupráce v současné době analyzuje data z prvních tří let pozorování a očekává, že na jaře 2025 zveřejní aktualizovaná měření temné energie a historie rozpínání vesmíru. Nejnovější výsledky, které byly nyní oznámeny, jsou v souladu s dřívějšími zjištěními naznačujícími vývoj temné energie, což zvyšuje očekávání nadcházející analýzy.

Zdroj: https://scitechdaily.com/how-5000-robotic-eyes-are-transforming-our-view-of-the-universe/

autor: František Martinek