Teadustöö tugineb Tšiilis asuva Víctor M. Blanco teleskoobi ja sellele paigaldatud 570-megapikslise kaamera DECam vaatlustele. Aastatel 2013–2019 kestnud uuringu käigus jäädvustasid astronoomid 758 öö vältel kaheksandiku tähistaevast. Loodud andmestik hõlmab objekte, mis asuvad Maast miljardite valgusaastate kaugusel, võimaldades teadlastel heita pilgu universumi kaugele minevikule.

Tumeenergia olemuse ja universumi paisumise uurimiseks kasutasid teadlased korraga nelja peamist meetodit. Astronoomid võtsid aluseks barüonide akustilised ostsillatsioonid, Ia-tüüpi supernoovad, galaktikaparvede jaotuse ja nõrga gravitatsiooniläätsemise. Kui seni on neid meetodeid rakendatud pigem eraldiseisvates eksperimentides, siis DES-i teadlased suutsid need koondada ühtsesse mudelisse. Tulemused on kokkuvõte 18 toetavast uuringust, mis läbisid eelnevalt põhjaliku kontrolli.

Erinevat tüüpi vaatlusandmeid üheskoos vaadates oli võimalik varasemat mõõtmistäpsust kahekordistada. See tähendab, et kõik kõrvalekalded oodatud väärtustest on nüüd teadlastele palju selgemalt näha. Tumeenergia moodustab ligikaudu 70 protsenti universumi kogu massist ja energiast, kuid selle täpne olemus on siiani teadusele tabamatu. Seetõttu loodavad astronoomid, et parem ülevaade universumi paisumise ajaloost aitab viimaks selgitada, kas tumeenergia on oma olemuselt konstantne suurus või ajas muutuv nähtus.

Seni kogutud andmed kinnitavad kehtivat kosmoloogilist standardmudelit. Uuringu suur täpsusaste kitsendab oluliselt raame, millesse tulevased selgitused mahtuma peavad. Teadmine laob seega vundamendi järgmise põlvkonna vaatlustele, mis püüdlevad juba otsese vastuse poole küsimuses, milline näeb välja universumi kaugem tulevik.

Kui tumeenergia on olnud terve universumi eluea vältel samasugune, jätkub universumi paisumine igavesti ja kiirenevalt. See tähendab, et galaktikatevahelised kaugused suurenevad seni, kuni naabergalaktikate valgus ei jõua enam vaatlejani ning universum muutub ajapikku tühjaks ja külmaks.

Kui aga tumeenergia olemus peaks ajas muutuma, võib see kaasa tuua teistsuguseid füüsikalisi protsesse. Näiteks juhul, kui tumeenergia mõju peaks tulevikus tugevnema, võib see viia nn suure rebenemiseni, kus paisumine muutub nii kiireks, et lõhub lõpuks isegi galaktikad, tähesüsteemid ja aatomid. Kui tumeenergia mõju peaks aga raugema, võib gravitatsioon taas domineerima hakata, peatades paisumise ja surudes universumi lõpuks uuesti kokku ühte punkti.

Mahuka andmehulga läbitöötamine nõudis ulatuslikku rahvusvahelist koostööd. DES-i koondas enam kui 400 astrofüüsikut ja teadlast 35 asutusest seitsmest riigist. Tulemustega saab tutvuda võrguvaramus arXiv.

Erinevad vaatlusmeetodid

Barüonide akustilised ostsillatsioonid on sisuliselt varajasest universumist pärit helilainete jäljed. Need on jätnud galaktikate jaotusse korrapärased mustrid, mis toimivad kosmilise joonlauana. Mõõtes, kuidas see joonlaud on aja jooksul pikenenuud, saavad astronoomid arvutada universumi paisumise kiirust eri ajastutel.

Ia-tüüpi supernoovad on plahvatavad tähed, mille tegelik heledus on teadlastele täpselt teada. Kuna nende näiv heledus Maalt vaadatuna sõltub sellest, kui kaugel nad asuvad, saab neid kasutada nn standardküünaldena. Võrreldes nende kaugust ja valguse punanihet, on võimalik kindlaks teha, kui kiiresti on universum vahepealse aja jooksul paisunud.

Galaktikaparvede jaotus näitab, kuidas universumi suurimad struktuurid on aegade jooksul rühmitunud. Tumeenergia toimib gravitatsioonile vastujõuna, mis püüab galaktikaid üksteisest eemale lükata ja takistab hiiglaslike parvede teket. Seega reedab parvede tihedus ja hulk otseselt tumeenergia tugevuse.

Nõrk gravitatsiooniläätsemine põhineb valguse paindumisel. Kui kaugete galaktikate valgus möödub teel Maale massiivsetest kehadest, (näiteks tumeainest), siis selle teekond kõverdub ja galaktika kuju näib Maalt vaadatuna veidi moonutatud. Neid peenemaid moonutusi analüüsides saavad teadlased kaardistada aine jaotust universumis ja näha, kuidas tumeenergia on selle jaotumist mõjutanud.