Afbeelding tegoed: Hubble
Recent bewijs lijkt erop te wijzen dat de uitdijing van het heelal in feite aan het versnellen is - een soort 'donkere energie' duwt het uit elkaar. Astronomen die gegevens gebruiken die zijn verzameld door het Chandra X-Ray Observatory, hebben vastgesteld dat er onvoldoende materie (zowel normale als donkere materie) in verschillende galactische clusters is om hun vorm en positie te verklaren, dus iets anders moet effect hebben.
Het universum lijkt doordrongen van een onzichtbare kracht? donkere energie ? dat duwt het steeds sneller uit elkaar. Door roodverschuivingsonderzoeken van clusters van sterrenstelsels uit te voeren, hopen astronomen meer te weten te komen over deze mysterieuze kracht en over de structuur en geometrie van het universum.
"Melkwegclusters bestaan uit duizenden sterrenstelsels die door zwaartekracht in enorme structuren zijn gebonden", zegt Joseph Mohr, professor in de astronomie aan de Universiteit van Illinois. "Door de uitbreiding van het universum lijken de clusters dichter bij grotere roodverschuivingen, toen het universum jonger en dichter was."
Clusteronderzoeken van sterrenstelsels die het universum met de hoge roodverschuiving onderzoeken, kunnen mogelijk een schat aan informatie opleveren over de hoeveelheid en aard van zowel donkere materie als donkere energie, zei Mohr, die de resultaten van een doorlopend onderzoek van sterrenstelselclusters zal presenteren tijdens een bijeenkomst van de American Physical Society, te houden in Albuquerque, NM, 20-23 april.
"Tot nu toe zijn melkwegclusters alleen gebruikt om de donkere-materiecomponent van het universum te bestuderen," zei Mohr. 'We zouden de totale massa in een cluster van sterrenstelsels meten en vervolgens de massafractie bepalen die gewone, baryonische materie was.'
Die metingen hebben aangetoond dat er onvoldoende baryonische en donkere materie is om rekening te houden met de geometrie van het universum. Astronomen geloven nu dat het universum met steeds grotere snelheid uitbreidt en wordt gedomineerd door een mysterieuze donkere energie die de druk moet uitoefenen.
"De volgende stap is om te proberen een aantal van de specifieke kenmerken van de donkere energie te achterhalen, zoals de staatsvergelijking", zei Mohr. "Door de roodverschuivingsverdeling van melkwegclusters in kaart te brengen, zouden we in staat moeten zijn om de vergelijking van de toestand van donkere energie te meten, wat een aantal belangrijke aanwijzingen zou kunnen geven voor wat het is en hoe het tot stand is gekomen."
Mohr gebruikt gegevens die zijn verzameld door NASA's Chandra X-ray Observatory om schaalverhoudingen te bestuderen? zoals de relatie tussen massa en helderheid of grootte? van melkwegclusters en hoe ze veranderen met roodverschuiving. "Deze schaalverhoudingen zullen naar verwachting evolueren met roodverschuiving, wat een weerspiegeling is van de toenemende dichtheid van het universum in vroegere tijden", zei Mohr.
In het bijzonder Mohr? in samenwerking met John Carlstrom van de University of Chicago en wetenschappers van de University of California en Harvard Smithsonian Center for Astrophysics? bestudeert het effect dat hete elektronen in clusters van sterrenstelsels hebben op de kosmische microgolfachtergrond, de nagloeiing van de oerknal.
Clusters van sterrenstelsels zijn gevuld met donkere materie, sterrenstelsels en heet gas. Elektronen in het gas verspreiden de protonen en produceren röntgenstralen. Door de grotere afstanden neemt de emissie van röntgenstralen af bij hogere roodverschuiving.
"De elektronen hebben ook de neiging om een deel van hun energie aan de fotonen van de kosmische microgolfachtergrond te geven, waardoor het spectrum van de zwarte lichamen enigszins verschuift", zei Mohr. 'De resulterende vervorming? het Sunyaev-Zeldovich-effect genoemd? verschijnt als een koude plek op de kosmische microgolfachtergrond bij bepaalde frequenties. Omdat dit een vervorming in het spectrum is, dimt het niet met afstand zoals röntgenstralen. "
Door de röntgenstraling te vergelijken met het Sunyaev-Zeldovich-effect, kan Mohr zelfs zwakke clusters met hoge roodverschuivingsstelsels bestuderen die momenteel op andere manieren ontoegankelijk zijn. Dergelijke metingen, die de roodverschuivingsverdeling, structuur en ruimtelijke verdeling van sterrenstelselclusters correleren, zouden de vergelijking van de toestand van donkere energie moeten bepalen en daarom de essentie van donkere energie helpen definiëren.
"In het kader van ons standaard structuurvormingsscenario bieden sterrenstelselonderzoeken metingen van de geometrie van het universum en de aard van de donkere materie en donkere energie," zei Mohr. "Maar om deze onderzoeken goed te interpreteren, moeten we eerst begrijpen hoe de structuur van sterrenstelselclusters verandert als we terugkijken in de tijd."
Oorspronkelijke bron: UIUC-persbericht
