Kuvan luotto: Hubble
Yliopistotutkijat ovat perustaneet kansainvälisen yhteistyön, joka pyrkii mittaamaan uudella tarkkuudella salaperäistä voimaa, joka saa maailmankaikkeuden hajoamaan. Suunnitelmat vaativat, että projekti, nimeltään Dark Energy Survey, kerää tietoja noin 300 miljoonasta galaksista, jotka kattavat kaksi kolmasosaa maailmankaikkeuden historiasta.
Tutkimuksessa voitaisiin aloittaa havaintojen tekeminen jo syksyllä 2009. Vaikka DES on vielä yli neljän vuoden päässä, kunnianhimoisempien tutkimusten tulosten tuottaminen kestää vähintään vuosikymmenen. ?En halua odottaa niin kauan,? sanoi Joshua Frieman, tähtitieteen ja astrofysiikan professori ja College.
Fysiikan laskentamenetelmien mukaan pimeää energiaa on 70 prosenttia maailmankaikkeudesta. Pimeä energia saattaa olla Albert Einsteinin kosmologisen vakion ilmentymä, voima, joka vaikuttaa kaikkina aikoina ja kaikissa paikoissa koko universumissa. Se voi myös olla Einsteinin painovoimateorian hajoaminen laajoissa mittakaavaissa.
?Se vaatii olennaisesti painovoiman olevan vastenmielinen,? sanoi Wayne Hu, tähtitieteen ja astrofysiikan apulaisprofessori. 'Se on mahdollista painovoiman standarditeorioiden mukaisesti, mutta sitä ei odoteta.' Riippumatta siitä, mikä pimeä energia on, Frieman sanoi, sillä on todennäköisesti syvällisiä vaikutuksia perusfysiikkaan.
DES-yhteistyö koostuu tutkijoista Chicagosta, Fermi National Accelerator Laboratorysta, Illinoisin yliopistosta Urbana-Champaignista, Lawrence Berkeley National Laboratorysta ja Cerro Tololo Inter-American Observatorysta sekä ryhmistä Iso-Britanniasta ja Barcelonasta Espanjasta. 20 miljoonan dollarin hankkeen rahoitus tulee todennäköisesti pääasiassa Yhdysvaltain energiaministeriöltä, eurooppalaisilta rahoituslaitoksilta, jäseninstituutioilta ja muilta virastoilta ja lähteiltä.
Frieman johtaa yliopiston yhteistyötä. Hänen ja Hun kanssa yhteistyössä ovat John Carlstrom, S. Chandrasekhar Distinguished Service Professor in Astronomy & Astrophysics and College; Scott Dodelson, tähtitieteen ja astrofysiikan professori sekä fysikaalisten tieteiden kollegiaalinen osasto; Stephen Kent, tähtitieteen ja astrofysiikan apulaisprofessori; Erin Sheldon, Kavli-instituutin kosmologisen fysiikan stipendiaatti; ja Risa Wechsler, Hubble-stipendiaatti Kavlin kosmologisen fysiikan instituutista. Frieman ja Dodelson ovat myös jäseniä Fermilabin teoreettiseen astrofysiikkaryhmään, jota Dodelson johtaa, kun taas Kent johtaa Fermilabin kokeellista astrofysiikkaryhmää.
DES edellyttää 520 megapikselin kameran asentamista olemassa olevaan neljän metrin Blanco-teleskooppiin Cerro Tololo Inter-American Observatoriossa Chilessä. ?Tämä olisi suurempi kuin mikään olemassa oleva optinen kamera maailmassa,? Frieman sanoi.
Muutama sata megapikseliä ei ehkä kuulosta paljolta, Frieman sanoi, 'mutta ne eivät ole samoja pikseleitä, jotka menevät kämmenlaitteeseen'. Heillä on paljon korkeampi herkkyys. Ne ovat erittäin tarkkoja ja tehokkaita ilmaisimia. Lisäksi kamera antaa tutkijoille mahdollisuuden tutkia taivasta 10 kertaa nopeammin kuin missään olemassa olevassa Yhdysvaltain observatoriossa.
?Kaukoputkessa nyt olevalla kameralla on vain liian pieni näkökenttä. Kyselyn tekemiseen menisi vuosikymmeniä,? Frieman sanoi.
Uusi kamera antaa DES:lle mahdollisuuden käyttää neljää tekniikkaa yrittäessään erottaa pimeän energian kaksi laajaa selitystä: kosmologinen vakio tai painovoiman hajoaminen.
?Ensimmäinen menetelmä ja se, joka todella ohjaa mittaussuunnittelua, on galaksiklusterien laskeminen,? Frieman sanoi. Tässä hankkeessa se toimii yhdessä Carlstromin etelänapateleskoopin kanssa, jonka on määrä alkaa tehdä havaintoja maaliskuussa 2007.
SPT auttaa paljastamaan, onko pimeä energia estänyt galaksijoukkojen muodostumista universumin historian aikana. Radioteleskooppi, SPT, havaitsee galaksiklusterit tavalla, jolla ne vääristävät alkuräjähdyksen jälkeen jäänyttä mikroaaltosäteilyä. Jos teoreetikot tietävät, kuinka kaukana ja kuinka massiivisia galaksijoukot ovat, he voivat ennustaa kuinka monta niitä pitäisi olla pimeän energian läsnä ollessa. DES tekee optisia mittauksia arvioidakseen niiden etäisyyttä galaksien värien kautta ja niiden massaa gravitaatiolinssien avulla, sekä valon vääristymiä välissä olevan galaksijoukon avulla. ?Se on todella tyylikäs testi,? Hu sanoi.
Kolmas tekniikka käyttää gravitaatiolinssiä kosmisessa mittakaavassa. Teoreetikot voivat ennustaa pimeän energian vaikutuksen pimeän aineen laajamittaiseen jakautumiseen. Suuren tutkimusalueensa ansiosta DES voi mitata galaksikuvien pientä vääristymistä, joka johtuu pimeän aineen tiheyden vaihteluista.
Neljäs menetelmä sisältää saman tekniikan, joka johti pimeän energian löytämiseen vuonna 1998: etäisyyden mittaaminen tietyntyyppiseen räjähtävään tähteen universumin laajenemishistorian rekonstruoimiseksi. Tähtitieteilijät tutkivat näitä räjähtäviä tähtiä odottaen löytävänsä, että maailmankaikkeuden laajeneminen oli hidastunut ajan kuluessa. He löysivät sen sijaan nopeutetun laajentumisen.
?Nämä tekniikat täydentävät toisiaan erittäin hyvin,? Frieman sanoi. ?He kärsivät erilaisista virhelähteistä, joten jos he ovat samaa mieltä, se antaa sinulle luottamusta tulokseen.?
Hu puolestaan toivoo, että testit paljastavat jonkin verran ristiriitaa ennusteiden ja todellisuuden välillä. ?Minulle se olisi jännittävin asia.?
Alkuperäinen lähde: Chicagon yliopiston uutistiedote