Πίστωση εικόνας: Hubble
Επιστήμονες του πανεπιστημίου συνίδρυσαν μια διεθνή συνεργασία που επιδιώκει να μετρήσει με νέα ακρίβεια τη μυστηριώδη δύναμη που προκαλεί τη διάσπαση του σύμπαντος. Τα σχέδια απαιτούν το έργο, που ονομάζεται Έρευνα Σκοτεινής Ενέργειας, να συλλέξει δεδομένα για περίπου 300 εκατομμύρια γαλαξίες που καλύπτουν τα δύο τρίτα της ιστορίας του σύμπαντος.
Η έρευνα θα μπορούσε να αρχίσει να κάνει παρατηρήσεις ήδη από το φθινόπωρο του 2009. Παρόλο που το DES απέχει περισσότερα από τέσσερα χρόνια, οι πιο φιλόδοξες έρευνες θα χρειαστούν τουλάχιστον μια δεκαετία για να παράγουν αποτελέσματα. Δεν θέλω να περιμένω τόσο πολύ. είπε ο Joshua Frieman, Καθηγητής Αστρονομίας & Αστροφυσικής και του Κολλεγίου.
Σύμφωνα με τις μεθόδους φυσικής λογιστικής, η σκοτεινή ενέργεια αποτελεί το 70 τοις εκατό του σύμπαντος. Η σκοτεινή ενέργεια μπορεί να είναι μια εκδήλωση της κοσμολογικής σταθεράς του Άλμπερτ Αϊνστάιν, μιας δύναμης που δρα ανά πάσα στιγμή και σε όλα τα μέρη σε όλο το σύμπαν. Μπορεί επίσης να είναι μια κατάρρευση της θεωρίας της βαρύτητας του Αϊνστάιν σε τεράστιες κλίμακες.
?Απαιτείται ουσιαστικά η βαρύτητα για να είναι απωθητική,; είπε ο Wayne Hu, Αναπληρωτής Καθηγητής Αστρονομίας & Αστροφυσικής. 'Αυτό είναι δυνατό σύμφωνα με τις τυπικές μας θεωρίες της βαρύτητας, αλλά δεν είναι αναμενόμενο'. Όποια και αν είναι η σκοτεινή ενέργεια, είπε ο Frieman, «είναι πιθανό να έχει βαθιές επιπτώσεις στη θεμελιώδη φυσική».
Η συνεργασία DES αποτελείται από ερευνητές στο Σικάγο, το Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντή Fermi, το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις στην Urbana-Champaign, το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley και το Διαμερικανικό Παρατηρητήριο Cerro Tololo, καθώς και ομάδες από το Ηνωμένο Βασίλειο και τη Βαρκελώνη, Ισπανία. Η χρηματοδότηση για το έργο 20 εκατομμυρίων δολαρίων είναι πιθανό να προέλθει κυρίως από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, από ευρωπαϊκούς οργανισμούς χρηματοδότησης, τα ιδρύματα μέλη και άλλους φορείς και πηγές.
Ο Frieman είναι επικεφαλής του τμήματος της συνεργασίας του Πανεπιστημίου. Μαζί του και ο Hu στη συνεργασία είναι ο John Carlstrom, ο διακεκριμένος καθηγητής υπηρεσίας S. Chandrasekhar στην Αστρονομία & Αστροφυσική και στο Κολλέγιο. Scott Dodelson, Καθηγητής Αστρονομίας & Αστροφυσικής και του Τμήματος Φυσικών Επιστημών. Stephen Kent, Αναπληρωτής Καθηγητής Αστρονομίας & Αστροφυσικής. Erin Sheldon, Fellow στο Kavli Institute for Cosmological Physics. και Risa Wechsler, συνεργάτης του Hubble στο Kavli Institute for Cosmological Physics. Ο Frieman και ο Dodelson είναι επίσης μέλη της Ομάδας Θεωρητικής Αστροφυσικής της Fermilab, της οποίας ηγείται ο Dodelson, ενώ ο Kent είναι επικεφαλής της Ομάδας Πειραματικής Αστροφυσικής της Fermilab.
Το DES θα συνεπάγεται την εγκατάσταση μιας κάμερας 520 megapixel στο υπάρχον τηλεσκόπιο Blanco τεσσάρων μέτρων στο Διαμερικανικό Παρατηρητήριο Cerro Tololo στη Χιλή. ?Αυτή θα ήταν μεγαλύτερη από οποιαδήποτε υπάρχουσα οπτική κάμερα στον κόσμο; είπε ο Φρίμαν.
Μερικές εκατοντάδες megapixel μπορεί να μην ακούγονται πολύ, είπε ο Frieman, 'αλλά δεν είναι τα ίδια pixel που μπαίνουν στο χέρι σας. Έχουν πολύ μεγαλύτερη ευαισθησία. Είναι ανιχνευτές υψηλής ακρίβειας και υψηλής απόδοσης. Επιπλέον, η κάμερα θα επιτρέψει στους επιστήμονες να ερευνήσουν τον ουρανό 10 φορές πιο γρήγορα από ό,τι θα μπορούσαν σε οποιοδήποτε υπάρχον παρατηρητήριο των ΗΠΑ.
Η κάμερα που βρίσκεται τώρα στο τηλεσκόπιο έχει πολύ μικρό οπτικό πεδίο. Θα μας έπαιρναν πολλές δεκαετίες για να κάνουμε την έρευνα; είπε ο Φρίμαν.
Η νέα κάμερα θα επιτρέψει στο DES να χρησιμοποιήσει τέσσερις τεχνικές στην προσπάθεια να κάνει διάκριση μεταξύ των δύο γενικών εξηγήσεων για τη σκοτεινή ενέργεια: την κοσμολογική σταθερά ή τη διάσπαση της βαρύτητας.
?Η πρώτη μέθοδος και αυτή που πραγματικά οδηγεί τον σχεδιασμό της έρευνας είναι η μέτρηση των σμηνών γαλαξιών. είπε ο Φρίμαν. Σε αυτή την προσπάθεια θα λειτουργήσει παράλληλα με το τηλεσκόπιο του Νότιου Πόλου του Carlstrom, το οποίο έχει προγραμματιστεί να αρχίσει να κάνει παρατηρήσεις τον Μάρτιο του 2007.
Το SPT θα βοηθήσει να αποκαλυφθεί εάν η σκοτεινή ενέργεια έχει καταστείλει τον σχηματισμό σμήνων γαλαξιών κατά τη διάρκεια της ιστορίας του σύμπαντος. Ένα ραδιοτηλεσκόπιο, το SPT θα ανιχνεύσει τα σμήνη γαλαξιών με τον τρόπο που παραμορφώνουν την ακτινοβολία μικροκυμάτων που απομένει από τη Μεγάλη Έκρηξη. Εάν οι θεωρητικοί γνωρίζουν πόσο μακρινά και πόσο μαζικά είναι τα σμήνη γαλαξιών, μπορούν να προβλέψουν πόσα θα πρέπει να υπάρχουν παρουσία σκοτεινής ενέργειας. Το DES θα κάνει οπτικές μετρήσεις για να εκτιμήσει την απόστασή τους μέσω των χρωμάτων των γαλαξιών και της μάζας τους με βαρυτικό φακό, την παραμόρφωση του φωτός από ένα ενδιάμεσο σμήνος γαλαξιών. ?Αυτό είναι ένα πραγματικά κομψό τεστ,; είπε ο Χου.
Η τρίτη τεχνική χρησιμοποιεί βαρυτικό φακό σε κοσμική κλίμακα. Οι θεωρητικοί μπορούν να προβλέψουν την επίδραση της σκοτεινής ενέργειας στη μεγάλης κλίμακας κατανομή της σκοτεινής ύλης. Με τη μεγάλη περιοχή έρευνας, το DES μπορεί να μετρήσει τη μικροσκοπική παραμόρφωση των εικόνων των γαλαξιών που προκαλείται από τις διακυμάνσεις της πυκνότητας της σκοτεινής ύλης.
Η τέταρτη μέθοδος περιλαμβάνει την ίδια τεχνική που οδήγησε στην ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας το 1998: μέτρηση της απόστασης από έναν ορισμένο τύπο αστέρα που εκρήγνυται για την ανακατασκευή της ιστορίας της διαστολής του σύμπαντος. Οι αστρονόμοι μελέτησαν αυτά τα αστέρια που εκρήγνυνται προσδοκώντας να ανακαλύψουν ότι η διαστολή του σύμπαντος είχε επιβραδυνθεί όσο περνούσε ο χρόνος. Αντιθέτως, ανακάλυψαν μια επιταχυνόμενη επέκταση.
?Αυτές οι τεχνικές αλληλοσυμπληρώνονται πολύ καλά,? είπε ο Φρίμαν. ?Υποφέρουν από διαφορετικές πηγές λάθους, οπότε αν συμφωνούν, αυτό σας δίνει εμπιστοσύνη στο αποτέλεσμά σας.
Από την πλευρά του, ο Χου ελπίζει ότι οι δοκιμές θα αποκαλύψουν κάποια ασυμφωνία μεταξύ προβλέψεων και πραγματικότητας. Για μένα αυτό θα ήταν το πιο συναρπαστικό πράγμα.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων του Πανεπιστημίου του Σικάγο
