Afbeelding tegoed: Hubble
Universitaire wetenschappers zijn mede-oprichter van een internationale samenwerking die met nieuwe precisie de mysterieuze kracht probeert te meten waardoor het universum uit elkaar vliegt. Er zijn plannen voor het project, genaamd de Dark Energy Survey, om gegevens te verzamelen over ongeveer 300 miljoen sterrenstelsels die tweederde van de geschiedenis van het universum beslaan.
De enquête zou al in de herfst van 2009 kunnen beginnen met waarnemen. Hoewel de DES meer dan vier jaar verwijderd blijft, zal het voor ambitieuzere enquêtes minstens een decennium duren om resultaten te boeken. ? Ik wil niet zo lang wachten? zei Joshua Frieman, hoogleraar Astronomy & Astrophysics en het College.
Volgens natuurkundige boekhoudmethoden maakt donkere energie 70 procent uit van het universum. Donkere energie zou een manifestatie kunnen zijn van de kosmologische constante van Albert Einstein, een kracht die te allen tijde en op alle plaatsen in het universum inwerkt. Het kan ook een uitsplitsing zijn van Einsteins zwaartekrachttheorie op grote schaal.
? Het vereist in wezen de zwaartekracht om afstotend te zijn? zei Wayne Hu, universitair hoofddocent astronomie en astrofysica. 'Dat is mogelijk onder onze standaard theorieën over zwaartekracht, maar het wordt niet verwacht.' Wat donkere energie ook is, zei Frieman, 'het zal waarschijnlijk diepgaande implicaties hebben voor de fundamentele fysica.'
De DES-samenwerking bestaat uit onderzoekers van Chicago, Fermi National Accelerator Laboratory, de University of Illinois at Urbana-Champaign, het Lawrence Berkeley National Laboratory en het Cerro Tololo Inter-American Observatory, evenals groepen uit het Verenigd Koninkrijk en Barcelona, Spanje. Financiering voor het project van $ 20 miljoen komt waarschijnlijk voornamelijk van het Amerikaanse ministerie van Energie, Europese financieringsinstanties, de aangesloten instellingen en andere instanties en bronnen.
Frieman leidt het onderdeel van de samenwerking van de universiteit. John Carlstrom, de S. Chandrasekhar Distinguished Service Professor in Astronomy & Astrophysics en het College voegen zich bij hem en Hu in de samenwerking; Scott Dodelson, hoogleraar Astronomy & Astrophysics en de Physical Sciences Collegiate Division; Stephen Kent, universitair hoofddocent astronomie en astrofysica; Erin Sheldon, fellow bij het Kavli Institute for Cosmological Physics; en Risa Wechsler, Hubble Fellow bij het Kavli Institute for Cosmological Physics. Frieman en Dodelson zijn ook lid van de Theoretical Astrophysics Group van Fermilab, waarvan Dodelson de leiding heeft, terwijl Kent de Experimental Astrophysics Group van Fermilab leidt.
De DES omvat de installatie van een 520-megapixelcamera op de bestaande Blanco-telescoop van vier meter bij de Cerro Tololo Inter-American Observatory in Chili. ? Dit zou groter zijn dan welke bestaande optische camera ter wereld dan ook? Zei Frieman.
Een paar honderd megapixels klinken misschien niet zo veel, zei Frieman, 'maar het zijn niet dezelfde pixels die in je handheld passen. Ze hebben een veel hogere gevoeligheid. Het zijn uiterst nauwkeurige, zeer efficiënte detectoren. ' Bovendien stelt de camera de wetenschappers in staat om de lucht 10 keer sneller te onderzoeken dan op elk bestaand Amerikaans observatorium.
? De camera die nu op de telescoop staat heeft gewoon een te klein gezichtsveld. Het zou tientallen jaren duren om de enquête te doen ,? Zei Frieman.
Met de nieuwe camera kan de DES vier technieken gebruiken om te proberen onderscheid te maken tussen de twee brede verklaringen voor donkere energie: de kosmologische constante of een afbraak van de zwaartekracht.
? De eerste methode en degene die het ontwerp van de enquête echt aandrijft, is het tellen van clusters van sterrenstelsels ,? Zei Frieman. Hierbij zal het samenwerken met Carlstrom's Zuidpooltelescoop, die volgens planning in maart 2007 begint met het maken van waarnemingen.
De SPT zal helpen onthullen of donkere energie de vorming van melkwegclusters in de geschiedenis van het universum heeft onderdrukt. Een radiotelescoop, de SPT zal clusters van sterrenstelsels detecteren door de manier waarop ze de microgolfstraling die over is van de oerknal vervormen. Als theoretici weten hoe ver en hoe groot de melkwegclusters zijn, kunnen ze voorspellen hoeveel er zouden moeten zijn in de aanwezigheid van donkere energie. De DES zal optische metingen doen om hun afstand door de kleuren van de sterrenstelsels en hun massa te schatten door gravitatielensing, de vervorming van licht door een tussenliggende melkwegcluster. ? Dat is echt een elegante test ,? Hu zei.
De derde techniek maakt gebruik van zwaartekrachtlensing op kosmische schaal. Theoretici kunnen het effect van de donkere energie op de grootschalige verspreiding van de donkere materie voorspellen. Met zijn grote onderzoeksgebied kan de DES de kleine vervorming van de beelden van sterrenstelsels meten die worden veroorzaakt door schommelingen in de dichtheid van donkere materie.
De vierde methode omvat dezelfde techniek die leidde tot de ontdekking van donkere energie in 1998: het meten van de afstand tot een bepaald type exploderende ster om de expansiegeschiedenis van het universum te reconstrueren. Astronomen bestudeerden deze exploderende sterren en verwachtten dat de uitdijing van het heelal met de tijd was vertraagd. Ze ontdekten in plaats daarvan een versnelde expansie.
? Deze technieken vullen elkaar heel goed aan? Zei Frieman. ? Ze hebben verschillende bronnen van fouten, dus als ze akkoord gaan, geeft dat vertrouwen in je resultaat.?
Hu hoopt van zijn kant dat de tests enige discrepantie tussen voorspellingen en realiteit zullen onthullen. 'Dat zou voor mij het meest opwindende zijn.'
Oorspronkelijke bron: University of Chicago News Release
