Έπειτα από έξι χρόνια εντατικών παρατηρήσεων και σάρωσης του ενός ογδόου του ουρανού, οι επιστήμονες του προγράμματος Dark Energy Survey (DES) παρέδωσαν στην ανθρωπότητα κάτι περισσότερο από απλά δεδομένα: τον πιο ακριβή και ευκρινή χάρτη της κατανομής της ύλης στο Σύμπαν που έχει δημιουργηθεί μέχρι σήμερα. Η ολοκλήρωση αυτής της μνημειώδους προσπάθειας δεν αποτελεί απλώς ένα τεχνολογικό επίτευγμα, αλλά θέτει σε νέα δοκιμασία το καθιερωμένο μοντέλο της Κοσμολογίας, επιβεβαιώνοντας τις θεωρίες μας, αλλά αφήνοντας παράλληλα ένα «παράθυρο» μυστηρίου ανοιχτό.
Η κληρονομιά του Dark Energy Survey
Η συνεργασία DES, στην οποία συμμετέχουν πάνω από 400 αστροφυσικοί από 25 ιδρύματα παγκοσμίως, δημοσίευσε την τελική ανάλυση των δεδομένων που συλλέχθηκαν από την Κάμερα Σκοτεινής Ενέργειας (DECam). Το όργανο αυτό, ανάλυσης 570 megapixels, βρίσκεται προσαρμοσμένο στο τηλεσκόπιο Víctor M. Blanco, στο διαμερικανικό παρατηρητήριο Cerro Tololo στη Χιλή, σε υψόμετρο 2.200 μέτρων.
Σε διάστημα 758 νυχτών, από το 2013 έως το 2019, το τηλεσκόπιο κατέγραψε το φως από περίπου 669 εκατομμύρια γαλαξίες, κοιτάζοντας δισεκατομμύρια χρόνια πίσω στο παρελθόν. «Είναι ένα απίστευτο συναίσθημα να βλέπουμε αυτά τα αποτελέσματα βασισμένα στο σύνολο των δεδομένων», δήλωσε η Yuanyuan Zhang, αστρονόμος του NOIRLab, τονίζοντας πως αυτό που κάποτε φάνταζε ως όνειρο, είναι πλέον επιστημονική πραγματικότητα.
Πώς ζυγίζεις το αόρατο;
Το κεντρικό ερώτημα που καλείται να απαντήσει η έρευνα αφορά τη φύση της Σκοτεινής Ενέργειας και της Σκοτεινής Ύλης, οι οποίες αποτελούν περίπου το 95% του Σύμπαντος, αλλά παραμένουν αόρατες. Για να χαρτογραφήσουν την κατανομή της ύλης, οι επιστήμονες βασίστηκαν στο φαινόμενο του «ασθενούς βαρυτικού φακού» (weak gravitational lensing).
Καθώς το φως από μακρινούς γαλαξίες ταξιδεύει προς τη Γη, η βαρύτητα της ύλης (τόσο της κανονικής όσο και της σκοτεινής) που παρεμβάλλεται, καμπυλώνει ελαφρώς την πορεία του. Αυτή η σχεδόν ανεπαίσθητη παραμόρφωση επιτρέπει στους αστρονόμους να υπολογίσουν πόση ύλη υπάρχει και πού ακριβώς βρίσκεται, δημιουργώντας έτσι έναν τρισδιάστατο χάρτη του κοσμικού ιστού.
Η επιβεβαίωση και το «αγκαθάκι» του S8
Τα αποτελέσματα της ανάλυσης έρχονται να επιβεβαιώσουν σε μεγάλο βαθμό το Καθιερωμένο Μοντέλο της Κοσμολογίας, γνωστό ως ΛCDM (Λάμδα-Cold Dark Matter). Το μοντέλο αυτό, που περιλαμβάνει τη σταθερά της Σκοτεινής Ενέργειας και την ψυχρή Σκοτεινή Ύλη, φαίνεται να περιγράφει με ακρίβεια την εξέλιξη του Σύμπαντος τα τελευταία 7 δισεκατομμύρια χρόνια.
Ωστόσο, υπάρχει μια λεπτομέρεια που συνεχίζει να ιντριγκάρει τους ερευνητές: η παράμετρος S8. Η παράμετρος αυτή μετρά το πόσο «συμπυκνωμένη» είναι η ύλη στο Σύμπαν. Οι μετρήσεις του DES δείχνουν ότι το Σύμπαν είναι ελαφρώς πιο ομοιογενές και λιγότερο «σβολιασμένο» από ό,τι προβλέπει το Καθιερωμένο Μοντέλο όταν βασίζεται στα δεδομένα της αρχέγονης ακτινοβολίας υποβάθρου (CMB) από τον δορυφόρο Planck.
Αν και η απόκλιση δεν είναι στατιστικά επαρκής για να ανατρέψει τη φυσική που γνωρίζουμε, το γεγονός ότι επιμένει και γίνεται πιο έντονη με την προσθήκη νέων δεδομένων, προκαλεί σκέψεις. Μήπως μας διαφεύγει κάτι θεμελιώδες για τον τρόπο που η βαρύτητα λειτουργεί σε κολοσσιαίες κλίμακες;
Το μέλλον της Κοσμολογίας
Με το DES να ολοκληρώνει τον κύκλο του, τη σκυτάλη παραλαμβάνει το Παρατηρητήριο Vera C. Rubin, το οποίο ετοιμάζεται να ξεκινήσει την δεκαετή έρευνα Legacy Survey of Space and Time (LSST). Το νέο αυτό εγχείρημα αναμένεται να χαρτογραφήσει 20 δισεκατομμύρια γαλαξίες, προσφέροντας δεδομένα που θα βοηθήσουν να λυθεί οριστικά το μυστήριο της διαφοράς στις μετρήσεις και να κατανοήσουμε αν η επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος κρύβει εκπλήξεις που δεν έχουμε καν φανταστεί.
