Bildnachweis: Hubble
Universitätswissenschaftler haben eine internationale Zusammenarbeit mitbegründet, die versucht, die mysteriöse Kraft, die das Universum auseinanderfliegen lässt, mit neuer Präzision zu messen. Das Projekt mit dem Namen Dark Energy Survey sieht vor, Daten über ungefähr 300 Millionen Galaxien zu sammeln, die zwei Drittel der Geschichte des Universums abdecken.
Die Umfrage könnte bereits im Herbst 2009 Beobachtungen machen. Obwohl das DES noch mehr als vier Jahre entfernt ist, werden ehrgeizigere Umfragen mindestens ein Jahrzehnt dauern, um Ergebnisse zu erzielen. "Ich will nicht so lange warten" sagte Joshua Frieman, Professor für Astronomie und Astrophysik und das College.
Nach physikalischen Abrechnungsmethoden macht dunkle Energie 70 Prozent des Universums aus. Dunkle Energie könnte eine Manifestation von Albert Einsteins kosmologischer Konstante sein, einer Kraft, die zu jeder Zeit und an allen Orten im Universum wirkt. Es könnte auch ein Zusammenbruch von Einsteins Gravitationstheorie in großem Maßstab sein.
"Es erfordert im Wesentlichen, dass die Schwerkraft abstoßend ist" sagte Wayne Hu, außerordentlicher Professor für Astronomie und Astrophysik. "Das ist nach unseren Standard-Gravitationstheorien möglich, wird aber nicht erwartet." Was auch immer dunkle Energie ist, sagte Frieman, "es wird wahrscheinlich tiefgreifende Auswirkungen auf die fundamentale Physik haben."
Die DES-Zusammenarbeit besteht aus Forschern in Chicago, dem Fermi National Accelerator Laboratory, der University of Illinois in Urbana-Champaign, dem Lawrence Berkeley National Laboratory und dem Cerro Tololo Inter-American Observatory sowie Gruppen aus Großbritannien und Barcelona, Spanien. Die Finanzierung des 20-Millionen-Dollar-Projekts wird wahrscheinlich hauptsächlich vom US-Energieministerium, europäischen Finanzierungsagenturen, den Mitgliedsinstitutionen und anderen Agenturen und Quellen kommen.
Frieman leitet die Komponente der Zusammenarbeit der Universität. Zu ihm und Hu gehören John Carlstrom, der S. Chandrasekhar Distinguished Service Professor für Astronomie und Astrophysik und das College. Scott Dodelson, Professor für Astronomie und Astrophysik und Abteilung für Physikalische Wissenschaften; Stephen Kent, außerordentlicher Professor für Astronomie und Astrophysik; Erin Sheldon, Fellow am Kavli-Institut für kosmologische Physik; und Risa Wechsler, Hubble Fellow am Kavli Institut für kosmologische Physik. Frieman und Dodelson sind auch Mitglieder der Theoretical Astrophysics Group von Fermilab, die Dodelson leitet, während Kent die Experimental Astrophysics Group von Fermilab leitet.
Das DES beinhaltet die Installation einer 520-Megapixel-Kamera am vorhandenen vier Meter langen Blanco-Teleskop am Interamerikanischen Observatorium Cerro Tololo in Chile. "Dies wäre größer als jede existierende optische Kamera auf der Welt" Sagte Frieman.
Ein paar hundert Megapixel klingen vielleicht nicht nach viel, sagte Frieman, aber es sind nicht die gleichen Pixel, die in Ihr Handgerät gelangen. Sie haben eine viel höhere Empfindlichkeit. Sie sind hochpräzise und hocheffiziente Detektoren. Darüber hinaus können die Wissenschaftler mit der Kamera den Himmel zehnmal schneller überblicken als an einem bestehenden US-Observatorium.
"Die Kamera, die jetzt am Teleskop ist, hat einfach ein zu kleines Sichtfeld." Wir würden viele Jahrzehnte brauchen, um die Umfrage durchzuführen? Sagte Frieman.
Mit der neuen Kamera kann das DES vier Techniken anwenden, um zwischen den beiden allgemeinen Erklärungen für die Dunkle Energie zu unterscheiden - der kosmologischen Konstante oder einem Zusammenbruch der Schwerkraft.
"Die erste Methode und diejenige, die das Vermessungsdesign wirklich antreibt, ist das Zählen von Galaxienhaufen." Sagte Frieman. Dabei wird es mit dem Südpol-Teleskop von Carlstrom zusammenarbeiten, dessen Beobachtung für März 2007 geplant ist.
Die SPT wird Aufschluss darüber geben, ob dunkle Energie die Bildung von Galaxienhaufen im Laufe der Geschichte des Universums unterdrückt hat. Als SP-Teleskop erkennt das SPT Galaxienhaufen daran, wie sie die vom Urknall übrig gebliebene Mikrowellenstrahlung verzerren. Wenn Theoretiker wissen, wie weit und wie massereich die Galaxienhaufen sind, können sie vorhersagen, wie viele es in Gegenwart dunkler Energie geben sollte. Das DES wird optische Messungen durchführen, um ihre Entfernung durch die Farben der Galaxien und ihre Masse durch Gravitationslinsen, die Verzerrung des Lichts durch einen dazwischenliegenden Galaxienhaufen, abzuschätzen. "Das ist ein wirklich eleganter Test" Sagte Hu.
Die dritte Technik verwendet Gravitationslinsen im kosmischen Maßstab. Theoretiker können die Wirkung der Dunklen Energie auf die großräumige Verteilung der Dunklen Materie vorhersagen. Mit seinem großen Vermessungsbereich kann das DES die winzige Verzerrung der Bilder von Galaxien messen, die durch Schwankungen der Dichte der dunklen Materie verursacht wird.
Die vierte Methode beinhaltet dieselbe Technik, die 1998 zur Entdeckung der Dunklen Energie führte: Messung der Entfernung zu einem bestimmten Typ eines explodierenden Sterns, um die Expansionsgeschichte des Universums zu rekonstruieren. Astronomen untersuchten diese explodierenden Sterne und erwarteten, dass sich die Expansion des Universums im Laufe der Zeit verlangsamt hatte. Sie entdeckten stattdessen eine beschleunigte Expansion.
? Diese Techniken ergänzen sich sehr gut? Sagte Frieman. "Sie leiden unter verschiedenen Fehlerquellen. Wenn sie also übereinstimmen, geben Sie Ihnen Vertrauen in Ihr Ergebnis."
Hu seinerseits hofft, dass die Tests eine gewisse Diskrepanz zwischen Vorhersagen und Realität aufdecken werden. "Für mich wäre das das Aufregendste."
Originalquelle: Pressemitteilung der Universität von Chicago
