Кредит зображення: Хаббл
Вчені університету співзасновують міжнародну співпрацю, яка прагне виміряти з новою точністю таємничу силу, яка змушує Всесвіт розлітатися. Плани вимагають, щоб проект, названий Dark Energy Survey, зібрав дані про приблизно 300 мільйонів галактик, що охоплюють дві третини історії Всесвіту.
Дослідження може почати робити спостереження вже восени 2009 року. Хоча DES залишається більше чотирьох років, на більш амбітні опитування знадобиться щонайменше десятиліття, щоб отримати результати. "Я не хочу так довго чекати" сказав Джошуа Фріман, професор астрономії та астрофізики та коледжу.
Відповідно до методів обліку фізики, темна енергія складає 70 відсотків Всесвіту. Темна енергія може бути проявом космологічної константи Альберта Ейнштейна, сили, яка діє у всі часи та у всіх місцях всесвіту. Це також може бути розбиттям теорії тяжіння Ейнштейна на величезних масштабах.
"По суті, гравітація вимагає відразливості" сказав Уейн Ху, доцент кафедри астрономії та астрофізики. "Це можливо в наших стандартних теоріях сили тяжіння, але цього не передбачається." Яка б темна енергія була, сказав Фріман, "це, ймовірно, матиме глибокі наслідки для фундаментальної фізики."
Співпраця DES складається з дослідників з Чикаго, Національної лабораторії прискорень Фермі, Університету Іллінойсу в Урбана-Шампені, Національної лабораторії Лоуренса Берклі та Міжамериканської обсерваторії Серро Тололо, а також груп з Великобританії та Барселони, Іспанії. Фінансування проекту на суму 20 мільйонів доларів, ймовірно, надійде головним чином від Міністерства енергетики США, європейських фінансових агентств, установ-членів та інших агентств та джерел.
Фріман очолює університетський компонент співпраці. Долучаються до нього та Ху у співпраці Джон Карлстром, професор видатних служб з астрономії та астрофізики та коледжу С. Чандрасехар. Скотт Додельсон, професор кафедри астрономії та астрофізики та колегії фізичних наук; Стівен Кент, доцент з астрономії та астрофізики; Ерін Шелдон, науковий співробітник Інституту космологічної фізики Кавлі; та Різа Векслер, науковий співробітник Інституту космічної фізики Кавлі. Фріман і Додельсон також є членами групи теоретичної астрофізики Фермілаба, яку очолює Додельсон, а Кент очолює експериментальну астрофізичну групу Фермілаба.
DES передбачає встановлення 520-мегапіксельної камери на існуючому чотириметровому телескопі Blanco в Міжамериканській обсерваторії Серро Тололо в Чилі. "Це було б більше, ніж будь-яка існуюча в світі оптична камера" - сказав Фріман.
Кілька сотень мегапікселів можуть здатися не дуже схожими, сказав Фріман, «але вони - це не ті самі пікселі, які потрапляють у вас в руках. Вони мають значно більшу чутливість. Вони - високоточні, високоефективні детектори. Крім того, камера дозволить вченим оглядати небо у 10 разів швидше, ніж вони могли бути в будь-якій існуючій американській обсерваторії.
"Камера, яка зараз знаходиться в телескопі, має занадто мале поле зору. Нам знадобиться багато десятиліть, щоб зробити опитування? - сказав Фріман.
Нова камера дозволить DES використовувати чотири прийоми, намагаючись розрізнити два широких пояснення темної енергії - космологічну константу або зрив сили тяжіння.
«Перший метод, який реально визначає дизайн опитування, - це підрахунок скупчень галактик» - сказав Фріман. В рамках цих зусиль він працюватиме в тандемі з телескопом Carlstrom's South Pole, який планується розпочати спостереження у березні 2007 року.
SPT допоможе виявити, чи темна енергія придушила утворення галактичних скупчень за всю історію Всесвіту. Радіотелескоп SPT буде виявляти галактичні кластери, спотворюючи мікрохвильове випромінювання, що залишилося від великого удару. Якщо теоретики знають, наскільки віддалені та наскільки масивні скупчення галактик, вони можуть передбачити, скільки їх має бути за наявності темної енергії. DES зробить оптичні вимірювання, щоб оцінити їх відстань через кольори галактик та їх масу гравітаційним лінзуванням, спотворенням світла за допомогою втрученого кластера галактик. Це справді елегантний тест - сказав Ху.
Третя техніка використовує гравітаційне лінзування в космічному масштабі. Теоретики можуть передбачити вплив темної енергії на широкомасштабний розподіл темної речовини. Завдяки великій площі обстеження, DES може вимірювати крихітні спотворення зображень галактик, викликані коливаннями щільності темної речовини.
Четвертий метод передбачає ту саму методику, яка призвела до відкриття темної енергії 1998 року: вимірювання відстані до певного типу вибухової зірки для реконструкції історії розширення Всесвіту. Астрономи вивчали цих вибухаючих зірок, сподіваючись виявити, що розширення Всесвіту сповільнилося з плином часу. Натомість вони виявили прискорене розширення.
«Ці прийоми дуже добре доповнюють один одного» - сказав Фріман. "Вони страждають від різних джерел помилок, тож якщо вони згодні, це дає вам впевненість у своєму результаті."
Зі свого боку Ху сподівається, що тести виявлять певну невідповідність між передбаченнями та реальністю. "Для мене це було б найбільш захоплююче."
Оригінальне джерело: Університет Чикаго
