Bildekreditt: Hubble
Universitetsforskere har grunnlagt et internasjonalt samarbeid som søker å måle med ny presisjon den mystiske kraften som får universet til å fly fra hverandre. Planene krever at prosjektet, som heter Dark Energy Survey, skal samle inn data om omtrent 300 millioner galakser som spenner over to tredjedeler av universets historie.
Undersøkelsen kan begynne å gjøre observasjoner allerede høsten 2009. Selv om DES forblir mer enn fire år unna, vil mer ambisiøse undersøkelser ta minst et tiår å gi resultater. ? Jeg vil ikke vente så lenge ,? sa Joshua Frieman, professor i astronomi og astrofysikk og høyskolen.
I følge fysikkbokføringsmetoder utgjør mørk energi 70 prosent av universet. Mørk energi kan være et manifestasjon av Albert Einsteins kosmologiske konstant, en kraft som virker til enhver tid og alle steder i hele universet. Det kan også være en sammenbrudd av Einsteins teori om tyngdekraft på store skalaer.
? Det krever egentlig at tyngdekraften er frastøtende ,? sa Wayne Hu, førsteamanuensis i astronomi og astrofysikk. ? Det er mulig under våre tyngdekrafter, men det er ikke forventet.? Uansett hvilken mørk energi det er, sa Frieman, "det er sannsynligvis store konsekvenser for grunnleggende fysikk."
DES-samarbeidet består av forskere ved Chicago, Fermi National Accelerator Laboratory, University of Illinois at Urbana-Champaign, Lawrence Berkeley National Laboratory og Cerro Tololo Inter-American Observatory, samt grupper fra Storbritannia og Barcelona, Spania. Finansiering til $ 20 millioner-prosjektet kommer sannsynligvis først og fremst fra det amerikanske energidepartementet, europeiske finansieringsbyråer, medlemsinstitusjonene og andre byråer og kilder.
Frieman leder universitetets komponent i samarbeidet. John Carlstrom, S. Chandrasekhar Distinguished Service Professor i astronomi og astrofysikk og høyskolen, sammen med ham og Hu i samarbeidet. Scott Dodelson, professor i astronomi og astrofysikk og avdelingen for fysiske vitenskaper; Stephen Kent, førsteamanuensis i astronomi og astrofysikk; Erin Sheldon, stipendiat i Kavli Institute for Cosmological Physics; og Risa Wechsler, Hubble Fellow i Kavli Institute for Cosmological Physics. Frieman og Dodelson er også medlemmer av Fermilabs teoretiske astrofysikkgruppe, som Dodelson leder, mens Kent leder Fermilabs eksperimentelle astrofysikkgruppe.
DES vil innebære å installere et 520-megapikselkamera på det eksisterende fire meter store Blanco-teleskopet ved Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile. ? Dette ville være større enn noe eksisterende optisk kamera i verden ,? Sa Frieman.
Noen hundre megapiksler høres kanskje ikke ut som mye, sa Frieman, "men de er ikke de samme pikslene som går i håndholdt. De har mye høyere følsomhet. De er detektorer med høy presisjon og effektivitet. Videre vil kameraet la forskerne undersøke himmelen 10 ganger raskere enn de kunne ved et eksisterende amerikansk observatorium.
? Kameraet som nå er på teleskopet har bare et lite synsfelt. Det vil ta oss mange tiår å gjøre undersøkelsen ,? Sa Frieman.
Det nye kameraet vil gjøre det mulig for DES å bruke fire teknikker for å forsøke å skille mellom de to brede forklaringene for mørk energi - den kosmologiske konstanten eller en tyngdefordeling.
? Den første metoden og den som virkelig driver undersøkelsesdesignet er å telle klynger av galakser ,? Sa Frieman. I denne anstrengelsen vil den fungere i takt med Carlstroms South Pole Telescope, som etter planen skal begynne å gjøre observasjoner i mars 2007.
SPT vil bidra til å avsløre om mørk energi har undertrykt dannelsen av galakse klynger over universets historie. SPT, som et radioteleskop, vil oppdage galakse klynger ved måten de forvrenger mikrobølgestrålingen som er igjen fra big bang. Hvis teoretikere vet hvor fjerne og hvor store galakse klynger er, kan de forutsi hvor mange det skal være i nærvær av mørk energi. DES vil gjøre optiske målinger for å estimere deres avstand gjennom fargene på galaksenes og deres masse ved gravitasjonslinsering, forvrengning av lys av en mellomliggende galakse-klynge. ? Det er en veldig elegant test ,? Sa Hu.
Den tredje teknikken bruker gravitasjonslinser i kosmisk skala. Teoretikere kan forutsi effekten av den mørke energien på den store skalaen av mørkstoffet. Med sitt store undersøkelsesområde kan DES måle den ørsmå forvrengningen av bildene av galakser indusert av svingninger i mørkstoffets tetthet.
Den fjerde metoden innebærer den samme teknikken som førte til oppdagelsen av mørk energi fra 1998: å måle avstanden til en bestemt type eksploderende stjerne for å rekonstruere universets ekspansjonshistorie. Astronomer studerte disse eksploderende stjernene og ventet å finne at universets utvidelse hadde avtatt etter hvert som tiden gikk. De oppdaget i stedet en akselerert ekspansjon.
? Disse teknikkene utfyller hverandre veldig bra ,? Sa Frieman. ? De lider av forskjellige feilkilder, så hvis de er enige, gir det deg tillit til resultatet.?
På sin side håper Hu testene vil avdekke noe avvik mellom spådommer og virkelighet. ? For meg ville det være det mest spennende.
Originalkilde: University of Chicago News Release
