Desi hat die größte 3D-Karte des Universums erstellt (zum Vergrößern anklicken). Die Erde befindet sich im Mittelpunkt des in der Abbildung dargestellten Kartenausschnitts. Im vergrößerten Teil sehen Sie die tragende Struktur der Materie im Universum. Bildnachweis: Claire Lamman/Desi Zusammenarbeit
Das erste Betriebsjahr von Desi (Dark Energy Spectroscopy Instrument) ist gerade zu Ende gegangen, einem Projekt, das darauf abzielt, eine dreidimensionale Karte des Himmels zu erstellen und die Rolle der dunklen Energie zu analysieren, die auf mysteriöse Weise für die Expansion des Universums verantwortlich ist. Das Instrument, das auf dem Mayall-Teleskop am Kitt Peak National Observatory (Arizona, USA) platziert ist, sammelt eine enorme Datenmenge mit beispielloser Präzision. Daten, die zu einem echten Wendepunkt im Verständnis des Kosmos führen könnten: Die Untersuchung des von sehr weit entfernten Himmelsobjekten emittierten Lichts wird tatsächlich dazu beitragen, die Geschichte der Expansion des Universums von vor 11 Milliarden Jahren bis heute zu verfolgen. In der Zwischenzeit wurden die Ergebnisse der Analyse des ersten Datenjahres am Donnerstag, 4. April, vorläufig online veröffentlicht arXivin einem Artikelserie in den letzten Tagen als Vorschau auf dem Treffen der American Physical Society in den Vereinigten Staaten und in Italien bei den Rencontres de Moriond im Aostatal vorgestellt.
„Wir sind unglaublich stolz auf die Daten, die zu weltweit führenden kosmologischen Ergebnissen geführt haben und die ersten sind, die aus der neuen Generation von Experimenten mit dunkler Energie hervorgehen“, sagt Desi-Direktor Michael Levi, vom Lawrence Berkeley National Laboratory. „Bisher haben wir eine grundsätzliche Übereinstimmung mit unserem besten Modell des Universums gesehen, aber wir sehen auch einige potenziell interessante Unterschiede, die auf eine Entwicklung der Dunklen Energie im Laufe der Zeit hinweisen könnten. Unterschiede, die mit zunehmender Datenmenge verschwinden können oder auch nicht, daher können wir es kaum erwarten, mit der Analyse unseres Dreijahresdatensatzes zu beginnen.“
Credits: NoirLab / Nsf / Aura / P. Marenfeld und Desi Zusammenarbeit
Das aktuelle Standardmodell des Universums ist als Lambda-Cdm bekannt und umfasst sowohl kalte dunkle Materie (Cdm, von kalte dunkle Materie) und dunkle Energie (gekennzeichnet durch den griechischen Buchstaben). Lambda, was die kosmologische Konstante darstellt). Materie und dunkle Energie beeinflussen die Art und Weise, wie sich das Universum ausdehnt, allerdings auf entgegengesetzte Weise: Die erste verlangsamt die Expansion, während die andere sie beschleunigt. Die Menge jedes einzelnen beeinflusst daher, wie sich das Universum entwickelt.
Kombiniert man die von Desi im ersten Forschungsjahr erzielten Ergebnisse mit Daten aus anderen Studien, wurden jedoch, wie von Levi erwähnt, kleine Unterschiede zu den Vorhersagen des Lambda-Cdm-Modells festgestellt. Über die gesamte fünfjährige Laufzeit des UmfrageZiel wird es sein, zu verstehen, ob die neuen Ergebnisse alternative Erklärungen zu den beobachteten Daten bieten oder ob eine Änderung des aktuellen Modells erforderlich sein wird. Sie werden auch das Wissen über die Hubble-Konstante und die Masse von Neutrinos verbessern.
„Kein spektroskopisches Experiment hat bisher so viele Daten gesammelt, wir werden weiterhin jeden Monat Daten von mehr als einer Million Galaxien sammeln“, fügt Desis Co-Sprecher hinzu. Nathalie Palanque-Delabrouille, vom Lawrence Berkeley National Laboratory. „Es ist erstaunlich, wie wir mit nur einem Jahr Daten bereits in der Lage sind, die Geschichte der Expansion des Universums in sieben verschiedenen kosmischen Zeitbändern zu messen, jeweils mit einer Genauigkeit von einem bis drei Prozent.“ Das Team hat enorm viel Arbeit geleistet, um die Komplexität der instrumentellen und theoretischen Modellierung zu berücksichtigen, und das stimmt uns zuversichtlich, dass unsere ersten Ergebnisse zuverlässig sind.“
Eine vereinfachte Darstellung (zum Vergrößern anklicken) der verschiedenen Teile des Hubble-Diagramms, rekonstruiert mit Desi. Bildnachweis: Claire Lamman/Desi Zusammenarbeit
Messungen der Ausdehnung in den ältesten Phasen des Kosmos, die sich auf die Zeit vor mehr als acht Milliarden Jahren beziehen, sind unglaublich schwierig durchzuführen. Dennoch erreichte Desi in nur einem Jahr die doppelte Genauigkeit der Messungen im Vergleich zu seinem Vorgänger (Boss/eBoss von Sloan Digital Sky Survey), wofür mehr als ein Jahrzehnt benötigt wurde. Ein Ergebnis, das auch durch die Verwendung von Quasaren anstelle einfacher Galaxien ermöglicht wurde, um die Schätzung der akustischen Schwingungen von Baryonen (Bao) – einer Art „kosmischem Lineal“ zur Messung der Expansionsgeschwindigkeit des Universums – auf bis zu 11 zu erweitern vor Milliarden von Jahren.
„Wir nutzen Quasare als Hintergrundbeleuchtung, um im Wesentlichen den Schatten des Gases zu sehen, das zwischen uns und ihnen steht“, erklärt einer von Desis Wissenschaftlern. Andreu Font-Ribera, des Instituts für Hochenergiephysik (Spanien). „Damit können wir in eine Zeit zurückblicken, als das Universum noch sehr jung war.“ Das sind sehr schwierige Maßnahmen, aber es ist wunderbar zu sehen, wie sie umgesetzt werden.“
Die Forscher des Desi-Teams nutzten insbesondere Daten zu 450.000 Quasaren und am Ende des Jahres Umfrage Das Projekt wird 3 Millionen Quasare und 37 Millionen Galaxien kartiert haben. „Wir haben die Expansionsgeschichte entlang dieses riesigen kosmischen Zeitintervalls mit einer Präzision gemessen, die die aller bisherigen Bao-Studien zusammen übertrifft“, schließt er. Hee Jong Seo von der Ohio University. „Wir sind gespannt, wie diese neuen Messungen unser Wissen über den Kosmos verbessern und verändern werden.“ Das Universum übt eine zeitlose Faszination auf den Menschen aus, der herausfinden möchte, wie es aufgebaut ist und was mit ihm passieren wird.
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