L'universo si sta espandendo a un ritmo sempre crescente, e mentre nessuno è sicuro del perché, i ricercatori del Dark Energy Survey (DES) avevano almeno una strategia per capirlo:avrebbero combinato le misurazioni della distribuzione della materia, galassie e ammassi di galassie per capire meglio cosa sta succedendo.

Raggiungere quell'obiettivo si è rivelato piuttosto complicato, ma ora un team guidato da ricercatori del Dipartimento dell'Energia SLAC National Accelerator Laboratory, La Stanford University e l'Università dell'Arizona hanno trovato una soluzione. La loro analisi, pubblicato il 6 aprile in Lettere di revisione fisica , fornisce stime più precise della densità media della materia e della sua propensione a aggregarsi:due parametri chiave che aiutano i fisici a sondare la natura della materia oscura e dell'energia oscura, le misteriose sostanze che costituiscono la stragrande maggioranza dell'universo.

"È uno dei migliori vincoli di uno dei migliori set di dati fino ad oggi, "dice Chun-Hao To, un autore principale del nuovo documento e uno studente laureato presso SLAC e Stanford che lavora con il direttore dell'Istituto Kavli per l'astrofisica delle particelle e la cosmologia Risa Wechsler.

Un gol in anticipo

Quando DES ha deciso nel 2013 di mappare un ottavo del cielo, l'obiettivo era raccogliere quattro tipi di dati:le distanze da alcuni tipi di supernova, o stelle che esplodono; la distribuzione della materia nell'universo; la distribuzione delle galassie; e la distribuzione degli ammassi di galassie. Ognuno dice ai ricercatori qualcosa su come l'universo si è evoluto nel tempo.

Idealmente, gli scienziati metterebbero insieme tutte e quattro le fonti di dati per migliorare le loro stime, ma c'è un intoppo:le distribuzioni della materia, galassie, e gli ammassi di galassie sono tutti strettamente correlati. Se i ricercatori non tengono conto di queste relazioni, finiranno per "contare due volte, " dare troppo peso ad alcuni dati e non abbastanza ad altri, Per dire.

Per evitare una cattiva gestione di tutte queste informazioni, L'astrofisica dell'Università dell'Arizona Elisabeth Krause e colleghi hanno sviluppato un nuovo modello che potrebbe spiegare adeguatamente le connessioni nelle distribuzioni di tutte e tre le quantità:materia, galassie, e ammassi di galassie. Così facendo, sono stati in grado di produrre la prima analisi in assoluto per combinare correttamente tutti questi set di dati disparati per conoscere la materia oscura e l'energia oscura.

Migliorare le stime

L'aggiunta di quel modello nell'analisi DES ha due effetti, Per dire. Primo, misure delle distribuzioni della materia, le galassie e gli ammassi di galassie tendono a introdurre diversi tipi di errori. La combinazione di tutte e tre le misurazioni facilita l'identificazione di tali errori, rendendo l'analisi più solida. Secondo, le tre misurazioni differiscono per quanto sono sensibili alla densità media della materia e alla sua rugosità. Di conseguenza, la combinazione di tutti e tre può migliorare la precisione con cui il DES può misurare la materia oscura e l'energia oscura.

Nel nuovo giornale, Per, Krause e colleghi hanno applicato i loro nuovi metodi al primo anno di dati DES e hanno affinato la precisione delle stime precedenti per la densità e l'aggregazione della materia.

Ora che il team può incorporare la materia, galassie e ammassi di galassie simultaneamente nella loro analisi, l'aggiunta di dati di supernova sarà relativamente semplice, poiché quel tipo di dati non è così strettamente correlato con gli altri tre, Per dire.

"Il prossimo passo, " lui dice, "è quello di applicare il macchinario ai dati DES Anno 3, che ha una copertura del cielo tre volte più ampia." Questo non è così semplice come sembra:mentre l'idea di base è la stessa, i nuovi dati richiederanno ulteriori sforzi per migliorare il modello per stare al passo con la maggiore qualità dei dati più recenti, Per dire.

"Questa analisi è davvero emozionante, " ha detto Wechsler. "Mi aspetto che stabilisca un nuovo standard nel modo in cui siamo in grado di analizzare i dati e conoscere l'energia oscura da grandi sondaggi, non solo per DES, ma anche in attesa degli incredibili dati che otterremo dal Legacy Survey of Space and Time dell'Osservatorio Vera Rubin in pochi anni."