Dark Energy Surveys

Обзоры тёмной энергии

Ковчег знаний · Наблюдение за Вселенной

Отслеживание
космический
ускорениеОбзоры тёмной энергии

Взорвавшаяся звезда, едва заметно растянутая галактика, узор, охватывающий миллионы галактик: каждый из этих объектов несёт свою подсказку о том, как расширяется Вселенная. Вместе они помогают исследовать причину, которую мы всё ещё не понимаем.

РасстоянияГеометрияРост структуры
Four ways to investigate cosmic acceleration Supernova brightness and redshift constrain relative distances. The apparent scale of the baryon acoustic pattern constrains geometry and expansion. Gravitational lensing uses correlated galaxy-shape distortions to study mass and geometry. Cluster counts and calibrated masses constrain the growth of structure. These schematic symbols are a guide to the methods, not survey measurements or a time sequence. FOUR SIGNALS IN THE SKY SupernovaeAcoustic pattern · BAOGravitational lensingGalaxy clusters Brightness + redshift → distancesPattern scale → cosmic geometryShape distortions → mass + geometryCounts + masses → structure growth Schematic guide · No measured data shown
Четыре взаимодополняющих метода наблюдений. Символ BAO обозначает статистический масштаб разделения, а не буквальное кольцо галактик.[1][2]
Как расширялось пространство?

Расстояния и красные смещения позволяют установить историю расширения Вселенной.

Как собиралась материя?

Линзирование и скопления показывают, как развивалась космическая структура.

Соответствует ли одна модель?

Измерения должны согласовываться в рамках одной и той же картины Вселенной.[3]

Чтение слабых различий

Как изучать то, что невозможно сфотографировать?

Обзор тёмной энергии наблюдает за звёздами, галактиками и светом, проходящим между ними. Цель - выяснить, какое объяснение космического ускорения может согласоваться со всеми этими наблюдениями.

Методы наиболее эффективны в совокупности, поскольку каждый измеряет что-то своё и сталкивается с разными источниками ошибок. В этом руководстве рассматриваются эти измерения - от телескопа до научного вывода, а статус и результаты обзоров проверены по состоянию на 8 сентября 2026 года.

01

Научный вопрос

Ускорение наблюдается. Его причина всё ещё неизвестна.

В 1998 году две независимые группы, изучавшие сверхновые, обнаружили свидетельства ускорения космического расширения. Далёкие сверхновые типа Ia были тусклее, чем ожидалось в проверявшихся моделях замедляющегося расширения, что означало их большую удалённость при данном красном смещении. Знаковые статьи вышли в 1998 и 1999 годах.[4][5]

В рамках общей теории относительности компонент с достаточно отрицательным давлением может вызывать ускорение. Простейший кандидат - космологическая постоянная, Λ, с постоянной плотностью энергии. ΛCDM объединяет её с холодной тёмной материей и другими составляющими Вселенной.[3]

К альтернативам относятся меняющийся энергетический компонент или модифицированная гравитация. Наблюдения измеряют предполагаемые ими последствия, но не выявили отдельную субстанцию тёмной энергии.[3]

Чтобы получить более полную физическую картину, продолжите с материалом Тёмная энергия: ускоряющееся расширение.

02

Свет как указатель расстояния

Сверхновые: калиброванные вспышки сквозь время

Сверхновые типа Ia - это термоядерные взрывы с участием белых карликов. Их пиковая яркость неодинакова. Астрономы стандартизируют их, используя зависимости, связанные с формой кривой блеска, её цветом и свойствами галактики-хозяина. Это делает их полезными индикаторами расстояния.[7]

Измерить свет

Повторные наблюдения фиксируют, как взрыв становится ярче и тускнеет в разных диапазонах длин волн.

Измерить красное смещение

Растяжение длин волн в спектре даёт красное смещение сверхновой или её галактики-хозяина.

Сравнить расстояния

Стандартизированные блески и красные смещения образуют диаграмму Хаббла: зависимость расстояния от красного смещения.[7]

Расстояния отражают расширение на протяжении пути света, а не его скорость в один конкретный момент. Абсолютный масштаб также требует калибровки: форма диаграммы может ограничить историю расширения, не определяя независимо сегодняшнюю постоянную Хаббла.[3]

Сложность заключается в согласованности. Пыль, смещения калибровки, эффекты отбора и изменения в наблюдаемой популяции сверхновых могут влиять на рассчитанные расстояния. Выборка с гораздо большим числом взрывов полезна лишь настолько, насколько хорошо мы понимаем эти эффекты.[7]

03

Структура, унаследованная от ранней Вселенной

БАО: линейка, запечатлённая в скоплении галактик

До образования атомов волны давления распространялись в горячей смеси обычного вещества и излучения. Их след сохранился в виде слабого предпочтения материи разделяться на определённом масштабе. Сегодня эту статистическую структуру можно измерять на больших выборках галактик. Это барионные акустические осцилляции, или БАО.[2]

Астрономы сравнивают кажущийся размер этой структуры на небе и вдоль направления красного смещения. Эти два измерения ограничивают космические расстояния и скорость расширения относительно масштаба линейки. Важна коллективная структура, а не фиксированное расстояние между каждой соседней парой галактик.[8]

Вот почему обзор галактик по красному смещению, такой как DESI, занимает центральное место в исследовании тёмной энергии. Подробнее читайте в материалах «Барионные акустические осцилляции» и «Обзоры по красному смещению и картирование Вселенной».

04

Гравитация меняет вид

Гравитационное линзирование связывает массу с геометрией.

Материя вдоль луча зрения искривляет пути света. При слабом гравитационном линзировании искажения отдельных изображений галактик обычно слишком малы, чтобы отличить их от естественной формы галактик. Изучая коррелированные искажения множества галактик, астрономы восстанавливают статистический сигнал, называемый космическим сдвигом.[6]

Сигнал зависит как от распределения материи, так и от расстояний между наблюдателем, линзой и источником. Разбиение галактик-источников на группы по красному смещению добавляет информацию о разных глубинах вдоль луча зрения. Это позволяет с помощью линзирования проверять рост структур наряду с геометрией Вселенной.[9]

Сложность измерений

Растянутое изображение может иметь несколько возможных причин.

Оптика телескопа, детекторы и естественные выравнивания между галактиками могут имитировать сигнал или изменять его. Эти эффекты необходимо моделировать наряду с неопределённостью красных смещений галактик.[6]

Сильное линзирование

Один источник. Несколько времён прибытия.

Источник с сильным линзированием может наблюдаться в виде нескольких изображений, изменения яркости которых доходят до наблюдателя в разное время. Измеренные задержки в сочетании с моделью линзы и её окружения позволяют определить расстояния и постоянную Хаббла. Предположения о массе линзы по-прежнему имеют важное значение.[10]

Изучите материал «Гравитационное линзирование: природный космический телескоп», чтобы узнать об этом явлении подробнее.

05

Рост массивных структур

Скопления: сначала сосчитать, затем взвесить.

Скопления галактик - это огромные гравитационно связанные системы, содержащие тёмную материю, горячий газ и галактики. Их численность как функция массы и красного смещения зависит от того, как росли флуктуации плотности материи, а также от космического объёма, охваченного обзором.[11]

Рентгеновское излучение

Горячий внутрикластерный газ делает скопления видимыми в рентгеновском диапазоне.

Эффект Сюняева-Зельдовича

Горячие электроны рассеивают фотоны космического микроволнового фона, изменяя спектр излучения.

Концентрации галактик

Оптические и инфракрасные обзоры выявляют группы галактик, которые, вероятно, входят в одну систему.[11]

Яркость, сигнал газа и количество галактик дают полезные подсказки о массе, но ни один из этих показателей не является идеальной шкалой. Исследователям необходимо калибровать эти взаимосвязи и моделировать, какие объекты обзор обнаруживает, а какие пропускает. Слабое линзирование помогает оценивать массы скоплений по их воздействию на галактики заднего плана.[11]

Пример: в космологическом анализе eROSITA за 2024 год использовались 5 259 скоплений, а информация о слабом гравитационном линзировании помогла откалибровать их массы. Полученные результаты согласовывались с космологической постоянной в проверяемой модели. Это проверяет одну часть космологической картины, но не определяет физическую природу тёмной энергии.[12]

06

Картина наблюдений · сентябрь 2026 года

Разные инструменты. Взаимодополняющие представления.

Период наблюдений обзора, публикации общедоступных данных и космологические статьи являются отдельными этапами. После последнего наблюдения могут пройти годы калибровки и анализа.

Пять основных программ и их вклад
Программа Основной вклад Статус на момент этого обновления
DES Сверхновые, скопление галактик, линзирование и скопления галактик с использованием изображений, полученных в Чили. Наблюдения проводились с 2013 по 2019 год. Итоговый шестилетний анализ скопления галактик и линзирования был опубликован в январе 2026 года.[1][13]
DESI Спектроскопическое картирование для исследования барионных акустических осцилляций и роста структуры. Завершил запланированные пятилетние наблюдения в апреле 2026 года; наблюдения продолжаются. Первые полные космологические результаты за пятилетний период ожидаются в 2027 году.[14]
Euclid Космическая съёмка и спектроскопия для исследования слабого линзирования и скопления галактик. Работает в космосе. После предыдущих публикаций данных выпуск DR1 Foundation запланирован на ноябрь 2026 года, а полный DR1 — на середину 2027 года.[15]
Rubin / LSST Повторная съёмка обширных областей для обнаружения транзиентных явлений, изучения форм галактик и их скопления. Десятилетний Legacy Survey of Space and Time начался в июне 2026 года.[16]
Roman Планируемые инфракрасные обзоры для исследования линзирования, картирования галактик и измерения расстояний до сверхновых. Запущен 30 августа 2026 года и проходит этап ввода в эксплуатацию. Его научные обзоры ещё впереди.[17][18]

Планируемые даты публикации данных и графики наблюдений могут меняться. Публикация общедоступного изображения не обязательно означает публикацию измерений, готовых для вывода о тёмной энергии.

Почему важны повторные наблюдения

Одно изображение фиксирует положение объекта и его видимую яркость. Повторное наблюдение той же области выявляет изменения: сверхновую, которая становится ярче, а затем тускнеет, или источник, меняющийся со временем. Планируемый обзор Романа в области временной переменности на высоких галактических широтах использует такой подход с повторными наблюдениями, дополняя картирование обширных областей.[18]

Число обнаружений или оповещений не равно числу пригодных для космологических измерений расстояний. Источники ещё необходимо классифицировать, получить достаточные наблюдения и проверить их качество.[7]

07

Доказательства накапливаются

Меняется ли тёмная энергия?

Несколько сочетаний данных о распределении галактик, расстояниях до сверхновых и космическом микроволновом фоне отдают предпочтение моделям, в которых тёмная энергия эволюционирует. Степень этой предпочтительности зависит от наборов данных и методов анализа. Это важные вопросы для дальнейших исследований, но не установленное открытие новой физики.[20]

Уравнение состояния

w = −1

Параметр w — это отношение давления к плотности энергии. Для космологической постоянной w = −1. Измерение, близкое к этому значению, согласуется с Λ, но не доказывает, что именно Λ является причиной.[22]

Учёт изменений со временем

Бóльшая свобода меняет вопрос.

В распространённой модели используется w(a) = w0 + wa(1 − a), где a — космологический масштабный фактор, равный 1 сегодня. Λ соответствует значениям w0 = −1 и wa = 0. Это полезная тестовая модель, а не полная физическая теория.[22]

Что изменилось между заголовками?

  • Результаты DESI за 2025 год: одни только измерения БАО согласовывались с плоской моделью ΛCDM. Их объединение с микроволновым фоном и определёнными компиляциями данных по сверхновым давало более сильное предпочтение эволюционирующей тёмной энергии. Выбранная комбинация имела значение.[8]
  • Повторная калибровка сверхновых: пересмотренный анализ DES снизил широко цитировавшееся предпочтение с 4,2 до 3,2 стандартного отклонения для указанной комбинации данных по сверхновым, DESI и микроволновому фону. Это конкретный пример того, как калибровка меняет интерпретацию.[19]
  • Дополнительные измерения DES: анализ, опубликованный в мае 2026 года, объединивший линзирование, кластеризацию, БАО и повторно откалиброванные сверхновые по данным DES, выявил умеренное предпочтение эволюции при использовании только измерений DES. Оно по-прежнему зависело от проверяемой модели эволюционирующей тёмной энергии.[22]
  • Новые данные DESI в июле 2026 года: анализ поглощения водорода в спектрах далёких квазаров добавил ещё одно геометрическое ограничение. Это новое измерение оказалось ближе к ΛCDM, тогда как некоторые совместные подгонки по-прежнему отдавали предпочтение эволюции. Свидетельства не становятся однозначно сильнее с каждым новым набором данных.[20]

Очень недавняя перекрёстная проверка: препринт от 4 сентября 2026 года объединил данные по сверхновым Pantheon+ и DES с согласованной обработкой калибровки и отбора. С учётом информации от БАО и микроволнового фона его авторы сообщили лишь о слабом байесовском предпочтении эволюции.[21]

Поэтому не существует единственного ответа, независимого от контекста, например: «w известно с точностью до одного процента». Фиксация w как постоянной величины, допущение его эволюции и добавление других измерений представляют собой разные статистические задачи. Шестилетние результаты DES показывают, насколько меняется неопределённость между подгонкой только по данным обзора и заданным совместным анализом.[13]

08

От точности к уверенности

Что сделало бы ответ убедительным?

Наиболее убедительный результат должен одновременно объяснять расстояния и рост структуры, сохраняться при разумных вариантах анализа и проходить проверки на новых наблюдениях. Каждый метод привносит в эту проверку свою уязвимость.

Где могут возникать небольшие ошибки
Метод Ключевая неопределённость Что проверяют исследователи
Сверхновые Калибровка яркости, пыль и отбор. Дают ли разные выборки согласующиеся расстояния после применения общих поправок.[19]
БАО Калибровка линейки и интерпретация наблюдаемого рисунка. Зависимость от предположений о ранней Вселенной и космологической модели.[8]
Слабое линзирование Искажения изображений, собственные выравнивания и красные смещения. Сохраняется ли тот же сигнал слабого линзирования при альтернативных вариантах калибровки и моделирования.[9]
Скопления Оценки масс и полнота обзора. Согласованность с калибровкой линзирования и моделью процесса обнаружения.[12]

При объединении свидетельств необходимо учитывать общие данные.

Два каталога могут содержать некоторые одни и те же сверхновые. В измерениях линзирования и кластеризации галактик могут использоваться одно и то же небо и одни и те же галактики. Если считать эти измерения полностью независимыми, объём доступной информации будет завышен; совместный анализ должен учитывать общие неопределённости и корреляции.[21][13]

Предпочтение не означает вероятности истинности теории.

Указанное число стандартных отклонений описывает сравнение, выполненное с помощью конкретной статистической процедуры и модели. Байесовские сравнения моделей задают связанный, но иной вопрос и зависят от диапазона возможностей, заданного заранее. Ни то ни другое не является прямой вероятностью в процентах того, что тёмная энергия эволюционирует.[19][21]

Расстояния по сильному линзированию также связывают это исследование с напряжённостью Хаббла - расхождением в сегодняшней скорости расширения. Это связанный вопрос, но намёк на изменяющуюся тёмную энергию не разрешает его автоматически.[10]

Небо как эксперимент

Каждый метод добавляет ещё одну проверку.

Открытие космического ускорения началось с неожиданно тусклых сверхновых. Теперь исследование охватывает карты галактик, искажённый свет, массивные скопления и сохранившиеся закономерности ранней Вселенной.

Следующий шаг может укрепить самое простое объяснение или потребовать более сложного. Важно, продолжает ли то же объяснение работать, когда Вселенную измеряют другим способом.

Следуйте свидетельствам

Источники и дополнительная литература

Оригинальные статьи, анализы коллабораций и официальные обновления миссии. Недавние препринты отмечены; прогнозы и графики публикации данных отделены от завершённых измерений.

  1. Лаборатория астрономических данных NOIRLab. Обзор тёмной энергии.Методы обзора, период наблюдений и архивные изображения.
  2. Айзенштейн и др. · 2005. Обнаружение барионного акустического пика в ярких галактиках SDSS.Акустический признак как статистический масштаб в скоплениях галактик.
  3. Вайнберг и Уайт · Группа данных по элементарным частицам · 2025. Тёмная энергия.Расширение, рост структуры и связь между наблюдениями и космологическими моделями.
  4. Рисс и др. · 1998. Наблюдательное свидетельство ускоряющейся Вселенной и космологической постоянной по сверхновым.Первоначальное свидетельство ускорения от команды поиска сверхновых High-Z.
  5. Перлмуттер и др. · 1999. Измерения Омеги и Лямбды по 42 сверхновым с большим красным смещением.Независимое подтверждение проекта космологии сверхновых.
  6. Консорциум Euclid · 2023. Картирование тёмной Вселенной с помощью слабого гравитационного линзирования.Коррелированные искажения, картирование материи и наблюдательные загрязнения.
  7. Коллаборация DES · 2024. Обзор тёмной энергии: космологические результаты по полной пятилетней выборке сверхновых.Стандартизированные расстояния, отбор выборки и систематические неопределённости.
  8. Коллаборация DESI · 2025. Результаты DESI DR2 II: измерения BAO и космологические ограничения.Измерения расстояний за три года и зависящие от набора данных сравнения тёмной энергии.
  9. Bartelmann и Schneider · 2001. Слабое гравитационное линзирование.Физическая и статистическая основы космологии линзирования.
  10. Коллаборация TDCOSMO · 2025. Космологические ограничения по временным задержкам сильного линзирования.Вывод расстояний и важность моделирования массы линзы.
  11. Allen, Evrard и Mantz · 2011. Космологические параметры по наблюдениям скоплений галактик.Обнаружение скоплений, калибровка массы, отбор и космологическая интерпретация.
  12. Ghirardini и др. · 2024. Обзор всего неба SRG/eROSITA: космологические ограничения по численности скоплений.Анализ 5 259 скоплений и калибровка массы по слабому линзированию.
  13. Коллаборация DES · 2026. Обзор тёмной энергии, год 6: космология по кластеризации галактик и слабому линзированию.Итоговые измерения за шесть лет и совместные ограничения, зависящие от модели.
  14. Лаборатория Беркли · 15 апреля 2026 года. DESI завершает запланированное трёхмерное картирование Вселенной и продолжает исследования.Завершение запланированных наблюдений и ожидаемый полный анализ обзора.
  15. Научный центр Euclid NASA в IPAC · обновлено в августе 2026 года. График публикации данных Euclid.Пересмотренный план Foundation и полный график DR1.
  16. Обсерватория Рубина · 30 июня 2026 года. Обсерватория Рубина начинает Legacy Survey of Space and Time.Начало десятилетней программы наблюдений.
  17. NASA · 30 августа 2026 года. Космический телескоп Nancy Grace Roman запущен.Статус запуска и ввода в эксплуатацию.
  18. NASA Goddard · 2025. Основные обзоры Roman.Запланированные стратегии наблюдений широких областей и временных рядов.
  19. Popovic и др. / коллаборация DES · 2026. DES-Dovekie: повторный анализ с обновлённой калибровкой сверхновых.Изменения калибровки и их влияние на выводы об эволюции тёмной энергии.
  20. Коллаборация DESI · препринт, июль 2026 года. Результаты DESI DR2 IV: измерения Алькока-Пачинского по лесу альфа-Лайман.Дополнительная геометрическая информация и пересмотренные объединённые ограничения.
  21. Camilleri и др. · препринт, 4 сентября 2026 года. Сверхновые объединяются: сочетание Pantheon+ и DES-SN5YR.Согласованно смоделированная объединённая выборка и различные статистические сравнения.
  22. Коллаборация DES · препринт, май 2026 года. Ограничения на динамическую тёмную энергию по нескольким методам в полном обзоре тёмной энергии.Модель эволюционирующего уравнения состояния и объединённые измерения DES.
Продолжить изучение космологии
Вернуться к блогу