Dark Energy Survey: physicits open new window into dark energy / Dark Energy Survey: i fisici aprono una nuova finestra sull'energia oscura

 Dark Energy Survey: physicits open new window into dark energy / Dark Energy Survey: i fisici aprono una nuova finestra sull'energia oscura

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Segnalato dal dott. Giuseppe Cotellessa

The universe is expanding at an ever-increasing

 rate, and while no one is sure why, researchers

 with the Dark Energy Survey (DES) at least had a

 strategy for figuring it out: They would combine

 measurements of the distribution of matter

, galaxies and galaxy clusters to better understand

 what's going on.

Reaching that goal turned out to be pretty tricky,

 but now a team led by researchers at the

 Department of Energy's SLAC National

 Accelerator Laboratory, Stanford University and

 the University of Arizona have come up with a

 solution. Their analysis, published April 6 in

 Physical Review Letters, yields more precise

 estimates of the average density of matter as well

 as its propensity to clump together—two key

 parameters that help physicists probe the nature of

 dark matter and dark energy, the mysterious

 substances that make up the vast majority of the

 universe.

"It is one of the best constraints from one of the

 best data sets to date," says Chun-Hao To, a lead

 author on the new paper and a graduate student at

 SLAC and Stanford working with Kavli Institute

 for Particle Astrophysics and Cosmology Director

 Risa Wechsler.

An Early Goal

When DES set out in 2013 to map an eighth of the

 sky, the goal was to gather four kinds of data: the

 distances to certain types of supernovae, or

 exploding stars; the distribution of matter in the

 universe; the distribution of galaxies; and the

 distribution of galaxy clusters. Each tells

 researchers something about how the universe has

 evolved over time.

Ideally, scientists would put all four data sources

 together to improve their estimates, but there's a

 snag: The distributions of matter, galaxies, and

 galaxy clusters are all closely related. If

 researchers don't take these relationships into

 account, they will end up "double counting,"

 placing too much weight on some data and not

 enough on others, To says.

To avoid mishandling all this information,

 University of Arizona astrophysicist Elisabeth

 Krause and colleagues have developed a new

 model that could properly account for the

 connections in the distributions of all three

 quantities: matter, galaxies, and galaxy clusters. In

 doing so, they were able to produce the first-ever

 analysis to properly combine all these disparate

 data sets in order to learn about dark matter and

 dark energy.

Improving Estimates

Adding that model into the DES analysis has two

 effects, To says. First, measurements of the

 distributions of matter, galaxies and galaxy clusters

 tend to introduce different kinds of errors.

 Combining all three measurements makes it easier

 to identify any such errors, making the analysis

 more robust. Second, the three measurements

 differ in how sensitive they are to the average

 density of matter and its clumpiness. As a result,

 combining all three can improve the precision with

 which the DES can measure dark matter and dark

 energy.

In the new paper, To, Krause and colleagues

 applied their new methods to the first year of DES

 data and sharpened the precision of previous

 estimates for matter's density and clumpiness.

Now that the team can incorporate matter, galaxies

 and galaxy clusters simultaneously in their

 analysis, adding in supernova data will be

 relatively straightforward, since that kind of data is

 not as closely related with the other three, To says.

"The immediate next step," he says, "is to apply the

 machinery to DES Year 3 data, which has three

 times larger coverage of the sky." This is not as

 simple as it sounds: While the basic idea is the

 same, the new data will require additional efforts

 to improve the model to keep up with the higher

 quality of the newer data, To says.

"This analysis is really exciting," Wechsler said. "I

 expect it to set a new standard in the way we are

 able to analyze data and learn about dark energy

 from large surveys, not only for DES but also

 looking forward to the incredible data that we will

 get from the Vera Rubin Observatory's Legacy

 Survey of Space and Time in a few years.

"

ITALIANO

L'universo si sta espandendo ad un ritmo sempre

 crescente e, sebbene nessuno sia sicuro del perché,

 i ricercatori del Dark Energy Survey (DES)

 avevano almeno una strategia per capirlo:

 avrebbero combinato le misurazioni della

 distribuzione di materia, galassie ed ammassi di

 galassie per capire meglio cosa sta succedendo.

Raggiungere questo obiettivo si è rivelato piuttosto

 complicato, ma ora un gruppo guidato dai

 ricercatori dello SLAC National Accelerator

 Laboratory del Dipartimento dell'Energia, della

 Stanford University e dell'Università dell'Arizona

 ha trovato una soluzione. La loro analisi,

 pubblicata il 6 aprile su Physical Review Letters,

 fornisce stime più precise della densità media della

 materia e della sua propensione ad 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", afferma Chun-Hao To, autore

 principale del nuovo articolo e studente laureato

 presso SLAC e Stanford che lavora con Kavli

 Institute for Particle Astrophysics and Cosmology

 Director Risa Wechsler.

Un risultato anticipato

Quando nel 2013 il DES si è proposto di mappare

 un ottavo del cielo, l'obiettivo era quello di

 raccogliere quattro tipi di dati: le distanze di alcuni

 tipi di supernove 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 di

 materia, galassie e ammassi di galassie sono tutte

 strettamente correlate. Se i ricercatori non tengono

 conto di queste relazioni, finiranno per "contare

 due volte", dando troppo peso ad alcuni dati e non

 abbastanza ad altri, dice To.

Per evitare di gestire male 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. In tal modo, sono

 stati in grado di produrre la prima analisi in

 assoluto per combinare correttamente tutti questi

 set di dati disparati al fine di conoscere la materia

 oscura e l'energia oscura.

Migliorare le stime

L'aggiunta di quel modello nell'analisi DES ha due

 effetti, afferma To. In primo luogo, le misurazioni

 delle distribuzioni di materia, galassie e ammassi

 di galassie tendono a introdurre diversi tipi di

 errori. La combinazione di tutte e tre le

 misurazioni semplifica l'identificazione di tali

 errori, rendendo l'analisi più solida. In secondo

 luogo, le tre misurazioni differiscono per quanto

 sono sensibili alla densità media della materia ed

 alla sua consistenza. 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 documento, To, 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 la consistenza della

 materia.

Ora che il gruppo può incorporare materia, galassie

 e ammassi di galassie simultaneamente nella loro

 analisi, l'aggiunta di dati di supernova sarà

 relativamente semplice, dal momento che quel tipo

 di dati non è così strettamente correlato con gli

 altri tre, dice To.

"Il prossimo passo immediato", dice, "è applicare il

 macchinario ai dati DES Year 3, che hanno una

 copertura del cielo tre volte maggiore". 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, afferma To.

"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 il DES, ma anche in

 attesa degli incredibili dati che otterremo dal

 Legacy Survey del Vera Rubin Observatory dello

 spazio e del tempo in pochi anni.

Da:

https://www.freeastroscience.com/2021/04/dark-

energy-survey-physicists-open-new.html