Кредит изображения: Хаббл
Ученые университета стали одним из основателей международного сотрудничества, которое стремится с новой точностью измерить таинственную силу, заставляющую вселенную разлетаться. Планы призывают к проекту, названному «Исследование темной энергии», для сбора данных о приблизительно 300 миллионах галактик, охватывающих две трети истории Вселенной.
Обследование может начать делать наблюдения уже осенью 2009 года. Несмотря на то, что до DES еще более четырех лет, более амбициозные исследования потребуют по меньшей мере десятилетия для получения результатов. «Я не хочу ждать так долго» сказал Джошуа Фриман, профессор астрономии и астрофизики и колледжа.
Согласно физическим методам учета, темная энергия составляет 70 процентов вселенной. Темная энергия может быть проявлением космологической постоянной Альберта Эйнштейна, силы, которая действует всегда и везде во всей вселенной. Это также может быть нарушением теории гравитации Эйнштейна в огромных масштабах.
«Это по существу требует гравитации, чтобы быть отталкивающим» сказал Уэйн Ху, доцент в области астрономии и астрофизики. «Это возможно в соответствии с нашими стандартными теориями гравитации, но это не ожидается». Какова бы ни была темная энергия, сказал Фриман, «она может иметь глубокие последствия для фундаментальной физики».
Сотрудничество с DES включает исследователей из Чикаго, Национальной ускорительной лаборатории Ферми, Иллинойского университета в Урбана-Шампейн, Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Межамериканской обсерватории Серро-Тололо, а также группы из Соединенного Королевства и Барселоны, Испания. Финансирование проекта стоимостью 20 млн. Долл. США, вероятно, будет осуществляться главным образом министерством энергетики США, европейскими финансирующими агентствами, учреждениями-членами и другими агентствами и источниками.
Фриман возглавляет университетский компонент сотрудничества. К нему и Ху присоединились Джон Карлстрем, профессор службы астрономии и астрофизики им. С. Чандрасекара и Колледж; Скотт Додельсон, профессор кафедры астрономии и астрофизики и физического факультета; Стивен Кент, доцент в области астрономии и астрофизики; Эрин Шелдон, научный сотрудник Института космологической физики им. Кавли; и Риса Векслер, научный сотрудник Института космологической физики им. Кавли. Фриман и Додельсон также являются членами группы теоретической астрофизики Фермилаб, которая возглавляет Додельсон, а Кент возглавляет группу экспериментальной астрофизики Фермилаб.
DES повлечет за собой установку 520-мегапиксельной камеры на существующий четырехметровый телескоп Blanco в Межамериканской обсерватории Cerro Tololo в Чили. «Это будет больше, чем у любой существующей оптической камеры в мире» Фриман сказал.
Фриман сказал, что несколько сотен мегапикселей могут показаться не такими уж большими, но они - не те пиксели, которые входят в ваш портативный компьютер. У них гораздо более высокая чувствительность. Это высокоточные, высокоэффективные детекторы. Кроме того, камера позволит ученым наблюдать небо в 10 раз быстрее, чем в любой существующей обсерватории США.
Камера, которая сейчас находится на телескопе, имеет слишком маленькое поле зрения. Нам понадобится много десятилетий, чтобы сделать опрос? Фриман сказал.
Новая камера позволит DES использовать четыре метода, чтобы попытаться провести различие между двумя широкими объяснениями темной энергии - космологической постоянной или нарушением гравитации.
«Первый метод и тот, который действительно управляет дизайном обследования, состоит в подсчете скоплений галактик». Фриман сказал. В этих усилиях он будет работать в тандеме с телескопом Южного полюса Карлстрома, который должен начать наблюдения в марте 2007 года.
SPT поможет выявить, подавила ли темная энергия образование скоплений галактик за всю историю Вселенной. Радиотелескоп SPT обнаружит скопления галактик по тому, как они искажают микроволновое излучение, оставшееся от Большого взрыва. Если теоретики знают, насколько далеки и массивны скопления галактик, они могут предсказать, сколько их должно быть в присутствии темной энергии. DES проведет оптические измерения, чтобы оценить их расстояние по цветам галактик и их массу с помощью гравитационного линзирования, искажения света промежуточным скоплением галактик. «Это действительно элегантный тест» Ху сказал.
Третий метод использует гравитационное линзирование в космическом масштабе. Теоретики могут предсказать влияние темной энергии на крупномасштабное распределение темной материи. Благодаря большой площади обзора DES может измерять незначительные искажения изображений галактик, вызванные флуктуациями плотности темной материи.
Четвертый метод использует ту же технику, которая привела к открытию темной энергии в 1998 году: измерение расстояния до взрывающейся звезды определенного типа для реконструкции истории расширения Вселенной. Астрономы изучали эти взрывающиеся звезды, ожидая, что расширение Вселенной замедлится с течением времени. Вместо этого они обнаружили ускоренное расширение.
«Эти техники очень хорошо дополняют друг друга» Фриман сказал. «Они страдают от разных источников ошибок, поэтому, если они согласны, это дает вам уверенность в вашем результате».
Со своей стороны, Ху надеется, что тесты покажут некоторое расхождение между предсказаниями и реальностью. «Для меня это было бы самой захватывающей вещью».
Первоисточник: Выпуск новостей Чикагского университета
