Это фундаментальные вопросы, на которые хотят ответить «астрофизические археологи», подобные Рисе Векслер. В Институте астрофизики элементарных частиц и космологии им. Кавли (KIPAC) в Стэнфорде и в Национальной ускорительной лаборатории SLAC при Министерстве энергетики США ее команда объединяет экспериментальные данные с теорией в компьютерном моделировании, которое глубоко погружается в космическую историю и отслеживает, как частицы вещества собирались вместе, чтобы сформироваться. все большие и большие структуры в расширяющейся Вселенной.
«Большая часть наших вычислений выполняется в KIPAC, и вычисления являются важным аспектом сотрудничества между SLAC и Стэнфордом», — говорит Векслер, доцент кафедры физики, физики элементарных частиц и астрофизики.В смоделированных путешествиях Векслера в пространстве-времени используются различные экспериментальные данные, в том числе наблюдения, проведенные Обзором темной энергии (DES), который недавно обнаружил новый набор сверхслабых галактик-компаньонов нашего Млечного Пути, богатых тем, что известно как темная материя. Гравитационное притяжение этой невидимой формы материи влияет на обычную материю, которая играет решающую роль в образовании и росте галактик.Темная энергия — еще один ключевой ингредиент, формирующий Вселенную: она надувает Вселенную, как воздушный шар, с постоянно увеличивающейся скоростью, но исследователи мало что знают о том, что вызывает это ускорение.
Два будущих проекта дадут Векслеру и другим исследователям новые ключи к разгадке загадочной энергии. Прибор для спектроскопии темной энергии (DESI), научное сотрудничество которого она возглавляет, начнет в 2018 году превращать двумерные изображения обзоров, таких как DES, в трехмерную карту Вселенной.
Большой синоптический обзорный телескоп (LSST), чей сверхчувствительный цифровой глаз с разрешением 3200 мегапикселей собирается в SLAC, через несколько лет начнет исследовать космос глубже, чем любой другой телескоп.«Взгляд на далекие галактики означает заглянуть в прошлое и позволяет нам измерить, как темная энергия влияла на рост и распределение галактик в разные моменты времени», — говорит Векслер. «За последние 10 лет мы добились большого прогресса в уточнении нашей космологической модели, которая очень хорошо описывает многие свойства сегодняшней Вселенной. Тем не менее, если будущие данные приведут к поломке этой модели, это полностью изменит нашу Вселенная ".
Текущая модель предполагает, что Вселенная обречена на вечное расширение, превращаясь в все темный и темный космос все быстрее и быстрее, а галактики становятся все дальше и дальше друг от друга. Но является ли это ускорение постоянным или изменяющимся свойством пространства-времени?
Или это могло быть крахом нашей теории гравитации в самых больших масштабах? Дополнительные данные помогут исследователям найти ответ на эти фундаментальные вопросы.