Billedkredit: Hubble
Universitetsforskere har grundlagt et internationalt samarbejde, der søger at måle den mystiske kraft, der får universet til at flyve fra hinanden med ny præcision. Planerne opfordrer til projektet, kaldet Dark Energy Survey, for at indsamle data om cirka 300 millioner galakser, der spænder over to tredjedele af universets historie.
Undersøgelsen kunne begynde at foretage observationer allerede i efteråret 2009. Selvom DES forbliver mere end fire år væk, vil mere ambitiøse undersøgelser tage mindst et årti at producere resultater. ? Jeg vil ikke vente så længe ,? sagde Joshua Frieman, professor i astronomi & astrofysik og kollegiet.
I henhold til fysikregnskabsmetoder udgør mørk energi 70 procent af universet. Mørk energi kan være en manifestation af Albert Einsteins kosmologiske konstant, en kraft, der virker til enhver tid og alle steder i hele universet. Det kan også være en fordeling af Einsteins teori om tyngdekraften på store skalaer.
? Det kræver i det væsentlige, at tyngdekraften er frastødende ,? sagde Wayne Hu, lektor i astronomi og astrofysik. ? Det er muligt under vores standardteorier om tyngdekraften, men det forventes ikke.? Uanset hvilken mørk energi der er, sagde Frieman, “det er sandsynligvis at have dybe konsekvenser for grundlæggende fysik.”
DES-samarbejdet består af forskere ved Chicago, Fermi National Accelerator Laboratory, University of Illinois i Urbana-Champaign, Lawrence Berkeley National Laboratory og Cerro Tololo Inter-American Observatory, samt grupper fra Det Forenede Kongerige og Barcelona, Spanien. Finansiering til $ 20 millioner-projektet kommer sandsynligvis primært fra det amerikanske energiministerium, europæiske finansieringsbureauer, medlemsinstitutionerne og andre agenturer og kilder.
Frieman leder universitetets komponent i samarbejdet. Deltagelse i ham og Hu i samarbejdet er John Carlstrom, S. Chandrasekhar Distinguished Service Professor i astronomi og astrofysik og kollegiet; Scott Dodelson, professor i astronomi & astrofysik og afdeling for fysiske videnskaber; Stephen Kent, lektor i astronomi og astrofysik; Erin Sheldon, stipendiat i Kavli Institute for Cosmological Physics; og Risa Wechsler, Hubble-medspiller i Kavli Institute for Cosmological Physics. Frieman og Dodelson er også medlemmer af Fermilabs teoretiske astrofysikgruppe, som Dodelson leder, mens Kent leder Fermilabs eksperimentelle astrofysikgruppe.
DES vil medføre installation af et 520 megapixelkamera på det eksisterende Blanco-teleskop på fire meter ved Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile. ? Dette ville være større end noget eksisterende optisk kamera i verden ,? Sagde Frieman.
Et par hundrede megapixels lyder måske ikke som meget, sagde Frieman, "men de er ikke de samme pixels, der går i dit håndholdte. De har meget højere følsomhed. De er detektorer med høj præcision og høj effektivitet. Desuden vil kameraet give forskerne mulighed for at undersøge himlen 10 gange hurtigere end de kunne på et eksisterende amerikansk observatorium.
? Kameraet, der nu er på teleskopet, har bare for lille synsfelt. Det vil tage os mange årtier at gennemføre undersøgelsen ,? Sagde Frieman.
Det nye kamera vil gøre det muligt for DES at anvende fire teknikker til at forsøge at skelne mellem de to brede forklaringer på mørk energi - den kosmologiske konstant eller en tyngdefordeling.
? Den første metode og den, der virkelig driver undersøgelsesdesignet, er at tælle klynger af galakser ,? Sagde Frieman. I denne indsats vil det arbejde sammen med Carlstroms Sydpoleteleskop, som planlægges at begynde at foretage observationer i marts 2007.
SPT vil hjælpe med at afsløre, om mørk energi har undertrykt dannelsen af galakse klynger gennem universets historie. SPT, som et radioteleskop, registrerer galakse klynger ved den måde, de forvrænger mikrobølgestrålingen, der er tilbage fra big bang. Hvis teoretikere ved, hvor fjerne og hvor massive galakse klyngerne er, kan de forudsige, hvor mange der skal være i nærværelse af mørk energi. DES vil foretage optiske målinger for at estimere deres afstand gennem galaksernes farver og deres masse ved gravitationslinsering, forvrængning af lys af en mellemliggende galakse-klynge. ? Det er en rigtig elegant test ,? Hu sagde.
Den tredje teknik anvender gravitationslinse på kosmisk skala. Teoretikere kan forudsige virkningen af den mørke energi på den store skala distribution af den mørke stof. Med sit store undersøgelsesområde kan DES måle den lille forvrængning af billederne af galakser fremkaldt af svingninger i mørkt stofets densitet.
Den fjerde metode involverer den samme teknik, der førte til 1998-opdagelsen af mørk energi: måling af afstanden til en bestemt type eksploderende stjerne for at rekonstruere universets ekspansionshistorie. Astronomer studerede disse eksploderende stjerner i forventning om at finde ud af, at udvidelsen af universet var aftaget efterhånden som tiden gik. De opdagede i stedet en accelereret ekspansion.
? Disse teknikker supplerer hinanden meget godt ,? Sagde Frieman. ? De lider af forskellige fejlkilder, så hvis de er enige, giver det dig tillid til dit resultat.?
På sin side håber Hu, at testene afslører en vis forskel mellem forudsigelser og virkelighed. ? For mig ville det være den mest spændende ting.?
Original kilde: University of Chicago News Release
