Учёные представили самую большую 2D-карту Вселенной

Команда проекта DESI Legacy Imaging Surveys опубликовала крупнейшую в истории двумерную цветную карту Вселенной. Карта объёмом 5,6 трлн пикселей содержит почти 4 миллиарда небесных объектов — в основном звёзд и галактик. Данные находятся в открытом доступе и доступны для просмотра через Legacy Survey Sky Viewer.

Профессиональные астрономы и энтузиасты-любители могут изучать карту или сопоставлять её с собственными наблюдениями, чтобы лучше понять устройство Вселенной. Исследователи получают возможность искать редкие явления вроде гравитационных линз, наблюдать кратковременные события — например, вспышки сверхновых — и изучать две крупнейшие загадки физики: тёмную материю (невидимое вещество, составляющее большую часть массы Вселенной) и тёмную энергию (силу, ускоряющую расширение Вселенной).

Новая карта основана на более ранних версиях DESI Legacy Imaging Surveys, которые уже доказали свою ценность: на данные Legacy Surveys уже опираются более 1800 научных публикаций.

«Это уже часть повседневной ткани астрономических исследований, — отметил Дэвид Шлегель, один из руководителей проекта Legacy Surveys и сотрудник Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab), подразделения Министерства энергетики США. — Сегодня, работая с астрономическими объектами, обычно начинаешь с того, что открываешь Legacy Imaging Viewer, чтобы посмотреть, с чем имеешь дело».

Здесь обитают галактики

Обновлённая карта охватывает примерно 75% неба в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах и даёт глубокий обзор внегалактической Вселенной, не закрытой пылью и звёздами Млечного Пути. Ожидается, что она останется самой полной 2D-картой Вселенной на многие годы вперёд.

В сборе данных для проекта участвовало более 160 учёных, а над итоговым набором данных, опубликованным сегодня, работала команда из 20 человек. Карта построена на основе 263 407 телескопических экспозиций, полученных в рамках трёх наземных обзоров неба: Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS) на телескопе межамериканской обсерватории Сьерро-Тололо (NSF), Mayall z-band Legacy Survey (MzLS) в национальной обсерватории Китт-Пик (NSF) и Beijing-Arizona Sky Survey (BASS) в обсерватории Стюарда Университета Аризоны. Эти данные дополнены многолетними наблюдениями со спутника NASA Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) и другими открытыми источниками.

«Для нашей команды эти данные фундаментальны для изучения истории расширения Вселенной и формирования нашей Галактики, — сказал Арджун Дей, один из руководителей Legacy Surveys, астроном обсерватории NOIRLab (NSF). — Но небо принадлежит всем, и этот обзор даёт каждому возможность исследовать его и удивляться его чудесам».

Изначально проект DESI Legacy Imaging Surveys создавался как подготовка к съёмке инструментом Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Двумерная карта Legacy Surveys по сути представляет собой глубокий снимок неба: она фиксирует расположение галактик и звёзд и их видимую яркость. Этот важный этап позволяет DESI отбирать объекты и измерять их свет в разных диапазонах длин волн, чтобы определить расстояния до них и построить самую детальную трёхмерную карту из когда-либо созданных. По распределению галактик в скоплениях на разных этапах жизни Вселенной учёные отслеживают поведение тёмной энергии во времени.

В апреле 2026 года DESI завершил свой первоначальный пятилетний обзор раньше срока и с гораздо большим числом объектов, чем ожидалось. Ранние результаты показали неожиданные признаки того, что влияние тёмной энергии может ослабевать со временем — сдвиг парадигмы, способный изменить прогнозируемую судьбу Вселенной. Команда DESI планирует опубликовать уточнённые результаты по данным первых пяти лет наблюдений в 2027 году и продолжит наблюдения вплоть до 2028 года.

DESI оказался настолько эффективным в наблюдении галактик, что карту Legacy Surveys пришлось расширять. На раннем этапе «стало ясно, что мы можем исчерпать запас галактик для наблюдения и просто остаться без неба, и с этим нужно было что-то делать», — рассказал Шлегель, который также работает над DESI. Новая карта Legacy Surveys используется для выбора целей DESI с июня 2026 года и будет определять работу телескопа в ближайшие годы.

Вычисляя космос

Объединение сотен тысяч снимков, сделанных за 2285 ночей, каждая из которых отличалась своими атмосферными условиями и настройками телескопа, потребовало огромных вычислительных ресурсов. На разработку программного кода ушло около года, а обработка всех изображений на суперкомпьютере Perlmutter в Национальном центре суперкомпьютерных вычислений для энергетических исследований (NERSC) при Berkeley Lab заняла восемь недель.

Помимо поддержки DESI, Legacy Surveys станет базовым эталоном для телескопов следующего поколения. По мере ввода в строй новых обсерваторий — таких как NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory (совместное финансирование NSF и Управления науки Министерства энергетики) и космический телескоп NASA имени Нэнси Грейс Роман — исследователи смогут сравнивать новые наблюдения с одним из самых глубоких и полных обзоров неба из когда-либо составленных.

Данные Legacy Surveys также помогут обучать инструменты искусственного интеллекта для анализа петабайтов астрономических данных и ускорения новых открытий. Они войдут в число наборов данных, используемых в пилотном астрофизическом проекте American Science Cloud — части инициативы Министерства энергетики Genesis Mission.

Проект DESI Legacy Imaging Surveys поддерживается Управлением физики высоких энергий Министерства энергетики США; Национальным центром суперкомпьютерных вычислений для энергетических исследований — пользовательским центром Управления науки Министерства энергетики; Национальным научным фондом США (отделение астрономических наук); а также институтами-партнёрами.

DESI поддерживается Управлением науки Министерства энергетики США и NERSC. Дополнительную поддержку проекту оказывают Национальный научный фонд США; Совет по науке и технологиям Великобритании; фонд Гордона и Бетти Мур; фонд Heising-Simons; Комиссариат по альтернативным источникам энергии и атомной энергии Франции (CEA); Секретариат науки, гуманитарных наук, технологий и инноваций Мексики (SECIHTI); Министерство науки и инноваций Испании; а также институты-участники DESI.