Źródło zdjęcia: Hubble
Naukowcy uniwersyteccy współtworzyli międzynarodową współpracę, której celem jest zmierzenie z nową precyzją tajemniczej siły powodującej rozpad wszechświata. Plany wymagają projektu o nazwie Dark Energy Survey, aby zebrać dane dotyczące około 300 milionów galaktyk obejmujących dwie trzecie historii wszechświata.
Badanie może rozpocząć obserwację już jesienią 2009 r. Mimo że DES pozostaje jeszcze za ponad cztery lata, bardziej ambitne badania przyniosą wyniki co najmniej dekadę. „Nie chcę tak długo czekać” powiedział Joshua Frieman, profesor Astronomy & Astrophysics and the College.
Według metod rozliczeniowych fizyki ciemna energia stanowi 70 procent wszechświata. Ciemna energia może być przejawem kosmologicznej stałej Alberta Einsteina, siły działającej przez cały czas i we wszystkich miejscach wszechświata. Może to być także załamanie teorii grawitacji Einsteina na ogromnych skalach.
„Zasadniczo wymaga odpychania grawitacji” powiedział Wayne Hu, profesor nadzwyczajny w dziedzinie astronomii i astrofizyki. „Jest to możliwe w ramach naszych standardowych teorii grawitacji, ale nie należy się tego spodziewać.” Jakakolwiek jest ciemna energia, powiedział Frieman, „może mieć głębokie implikacje dla fundamentalnej fizyki”.
Współpraca DES składa się z badaczy z Chicago, Fermi National Accelerator Laboratory, University of Illinois at Urbana-Champaign, Lawrence Berkeley National Laboratory i Cerro Tololo Inter-American Observatory, a także grup z Wielkiej Brytanii i Barcelony w Hiszpanii. Finansowanie projektu o wartości 20 milionów dolarów prawdopodobnie będzie pochodzić głównie z Departamentu Energii USA, europejskich agencji finansujących, instytucji członkowskich oraz innych agencji i źródeł.
Frieman kieruje komponentem uniwersyteckim współpracy. Do niego i Hu we współpracy dołączają John Carlstrom, profesor Distinguished Service profesor S. Chandrasekhar w Astronomy & Astrophysics and the College; Scott Dodelson, profesor astronomii i astrofizyki oraz Collegiate Division; Stephen Kent, profesor nadzwyczajny w dziedzinie astronomii i astrofizyki; Erin Sheldon, stypendystka Instytutu Fizyki Kosmologicznej Kavli; oraz Risa Wechsler, Hubble Fellow w Kavli Institute for Cosmological Physics. Frieman i Dodelson są również członkami Fermilab's Theoretical Astrophysics Group, którą kieruje Dodelson, podczas gdy Kent kieruje Fermilab's Experimental Astrophysics Group.
DES będzie wymagał zainstalowania 520-megapikselowej kamery na istniejącym czterometrowym teleskopie Blanco w Między-Amerykańskim Obserwatorium Cerro Tololo w Chile. „Byłby większy niż jakikolwiek istniejący aparat optyczny na świecie” Powiedział Frieman.
Frieman powiedział, że kilkaset megapikseli może nie brzmieć zbyt wiele, ale nie są to te same piksele, które wchodzą w twoje urządzenie ręczne. Mają znacznie wyższą czułość. Są to bardzo precyzyjne detektory o wysokiej wydajności. Ponadto kamera pozwoli naukowcom badać niebo 10 razy szybciej niż w jakimkolwiek istniejącym amerykańskim obserwatorium.
Aparat, który jest teraz na teleskopie, ma po prostu za małe pole widzenia. Przeprowadzenie ankiety zajęłoby nam wiele dekad? Powiedział Frieman.
Nowa kamera pozwoli DES zastosować cztery techniki w celu rozróżnienia dwóch ogólnych wyjaśnień ciemnej energii - stałej kosmologicznej lub załamania grawitacji.
„Pierwszą metodą, która naprawdę napędza projekt ankiety, jest zliczanie gromad galaktyk”. Powiedział Frieman. W tym wysiłku będzie współpracować z Teleskopem Bieguna Południowego Carlstroma, który rozpocznie obserwacje w marcu 2007 roku.
SPT pomoże ujawnić, czy ciemna energia powstrzymała powstawanie gromad galaktyk w historii wszechświata. Teleskop radiowy, SPT, wykrywa gromady galaktyk, odkształcając promieniowanie mikrofalowe pozostałe po Wielkim Wybuchu. Jeśli teoretycy wiedzą, jak odległe i masywne są gromady galaktyk, mogą przewidzieć, ile ich powinno być w obecności ciemnej energii. DES wykona pomiary optyczne w celu oszacowania ich odległości poprzez kolory galaktyk i ich masy przez soczewkowanie grawitacyjne, zniekształcenie światła przez interweniującą gromadę galaktyk. „To naprawdę elegancki test” Hu powiedział.
Trzecia technika wykorzystuje soczewkowanie grawitacyjne w skali kosmicznej. Teoretycy mogą przewidzieć wpływ ciemnej energii na rozkład ciemnej materii na dużą skalę. Dzięki dużemu obszarowi badań DES może mierzyć niewielkie zniekształcenie obrazów galaktyk wywołane wahaniami gęstości ciemnej materii.
Czwarta metoda obejmuje tę samą technikę, która doprowadziła do odkrycia ciemnej energii w 1998 roku: pomiar odległości do pewnego rodzaju wybuchającej gwiazdy w celu odtworzenia historii ekspansji wszechświata. Astronomowie badali te eksplodujące gwiazdy, spodziewając się, że ekspansja wszechświata zwolniła wraz z upływem czasu. Zamiast tego odkryli przyspieszoną ekspansję.
„Te techniki bardzo dobrze się uzupełniają” Powiedział Frieman. „Mają różne źródła błędów, więc jeśli się zgadzają, daje to wiarę w Twój wynik.”
Ze swojej strony Hu ma nadzieję, że testy ujawnią pewną rozbieżność między przewidywaniami a rzeczywistością. „Dla mnie to byłaby najbardziej ekscytująca rzecz.”
Oryginalne źródło: University of Chicago News Release
