Астрономы только что раскрыли данные 3 628 сверхновых, которые могут переписать космическую историю

Обнаружен набор данных из 3 628 сверхновых типа Ia, полученных в Центре переходных процессов Цвикки, который дает новое представление о космическом расширении. Эта позволит космологам усовершенствовать методы измерения расстояний и изучения темной энергии. Благодаря высокоточным данным, полученным с помощью новейших телескопов, ученые намерены устранить несоответствия в стандартной космологической модели и изучить новую физику.

Новаторский набор данных о сверхновых типа Ia может изменить то, как космологи измеряют историю расширения Вселенной. Доктора Мэтью Смит и Георгиос Димитриадис из Ланкастерского университета являются сотрудниками Zwicky Transient Facility (ZTF) — широкоугольного астрономического обзора, в котором используется усовершенствованная камера на телескопе Сэмюэля Ошина в Паломарской обсерватории в Калифорнии.

Сверхновые типа Ia — это мощные взрывы, которые знаменуют конец жизни белой карликовой звезды. Поскольку их яркость постоянна, ученые используют их в качестве маркеров космических миль — измеряя их свет, они определяют расстояния во Вселенной.

Научная рабочая группа ZTF по космологии опубликовала 21 исследование о 3 628 сверхновых типа Ia, которые вошли в специальный выпуск журнала Astronomy&Astrophysics.

Астрофизик из Ланкастера доктор Мэтью Смит, один из руководителей выпуска ZTF SN Ia DR2, сказал: «Этот выпуск представляет собой набор данных, меняющий представление о космологии сверхновых. Он открывает путь к новым открытиям как в области расширения Вселенной, так и в области фундаментальной физики сверхновых».

Впервые астрофизики получили доступ к такому большому и однородному набору данных. Сверхновые типа Ia редки. В типичной галактике они происходят примерно раз в тысячу лет, но глубина и стратегия наблюдения ZTF позволяют исследователям обнаруживать до четырех сверхновых за ночь. Всего за два с половиной года ZTF удвоил количество доступных для космологии сверхновых типа Ia, полученных за последние 30 лет, до почти 3 тыс.

«В течение последних пяти лет группа из тридцати экспертов со всего мира собирала, компилировала и анализировала эти данные. Теперь мы предоставляем их всему сообществу. Эта выборка настолько уникальна по размеру и однородности, что, как мы ожидаем, она окажет значительное влияние на область космологии сверхновых и приведет к множеству новых открытий в дополнение к уже опубликованным результатам», — говорит руководитель научной рабочей группы ZTF по космологии доктор Микаэль Риго.

Камера ZTF, установленная на 48-дюймовом телескопе Шмидта в Паломарской обсерватории, ежедневно сканирует все северное небо в трех оптических диапазонах, достигая глубины 20,5 величины, что в миллион раз тусклее самых тусклых звезд, видимых невооруженным глазом. Такая чувствительность позволяет ZTF обнаруживать почти все сверхновые в радиусе 1,5 млрд световых лет от Земли.

Профессор Кейт Магуайр из Тринити-колледжа в Дублине, соавтор исследования, заявила, что благодаря уникальной способности ZTF быстро и глубоко сканировать небо исследователям удалось запечатлеть несколько сверхновых в течение нескольких дней или даже часов после взрыва. Это также позволило получить новые данные о том, как они заканчивают свою жизнь.

Ускорение расширения Вселенной, за которое в 2011 году была присуждена Нобелевская премия, было обнаружено в конце 90-х годов с помощью примерно сотни таких сверхновых. С тех пор космологи изучают причину этого ускорения, вызванного темной энергией, которая играет роль антигравитационной силы во Вселенной.

Соавтор работы профессор Ариэль Губар, а также член команды, обнаружившей ускоренное расширение Вселенной в 1998 году, отметил, что цель — ответить на один из самых больших вопросов нашего времени в фундаментальной физике и космологии. А именно, из чего состоит большая часть Вселенной. «Для этого нам нужны данные о сверхновых ZTF», — добавил он.

Один из ключевых результатов этих исследований заключается в том, что сверхновые типа Ia по своей природе меняются в зависимости от окружающей среды, в которой они находятся, в большей степени, чем предполагалось ранее, и механизм коррекции, предполагавшийся до сих пор, должен быть пересмотрен.

По словам исследователей, это может изменить измерение истории расширения Вселенной и иметь важные последствия для текущих отклонений, наблюдаемых в стандартной модели космологии.

«Благодаря этому большому и однородному набору данных мы можем исследовать сверхновые типа Ia с беспрецедентной точностью и аккуратностью. Это важнейший шаг на пути к совершенствованию использования сверхновых типа Ia в космологии и оценке, являются ли текущие отклонения в космологии следствием новой фундаментальной физики или неизвестных проблем в способе вычисления расстояний», — заключил Риго.

Ранее подводный телескоп KM3NeT обнаружил нейтрино рекордной энергии — 220 ПэВ, что ознаменовало поворотный момент в астрофизике. Эта крошечная, но мощная частица, рожденная в результате самых экстремальных событий во Вселенной, дает новые подсказки о космических ускорителях. Хотя ее точное происхождение остается неизвестным, ученые полагают, что это может быть первое обнаруженное космогенное нейтрино.