קרדיט תמונה: האבל
מדעני האוניברסיטה הקימו יחד שיתופי פעולה בינלאומיים המבקשים למדוד בדיוק חדש את הכוח המסתורי שגורם ליקום להתעופף. התוכניות קוראות לפרויקט, שנקרא "סקר האנרגיה האפלה", לאסוף נתונים על כ -300 מיליון גלקסיות המשתרעות על פני שני שליש מתולדות היקום.
הסקר יכול להתחיל לבצע תצפיות כבר בסתיו 2009. למרות שה- DES נותר במרחק של יותר מארבע שנים, סקרים שאפתניים יותר ייקח לפחות עשור עד שתביא תוצאות. ? אני לא רוצה לחכות כל כך הרבה זמן? אמר ג'ושוע פרימן, פרופסור לאסטרונומיה ואסטרופיסיקה והמכללה.
על פי שיטות הנהלת חשבונות בפיזיקה, אנרגיה אפלה מהווה 70 אחוז מהיקום. אנרגיה אפלה עשויה להיות ביטוי לקבוע הקוסמולוגי של אלברט איינשטיין, כוח הפועל בכל עת ובכל מקומות ברחבי היקום. יכול להיות שזה גם פירוט של תורת הכובד של איינשטיין במאזניים עצומים.
? זה בעצם דורש כוח המשיכה להיות דוחה ,? אמר וויין הו, פרופסור חבר לאסטרונומיה ואסטרופיסיקה. זה אפשרי תחת תיאוריות הכבידה הסטנדרטיות שלנו, אבל זה לא צפוי.? תהיה אנרגיה כהה אשר תהיה, אמר פרימן, "סביר להניח שיש לה השלכות עמוקות על הפיזיקה הבסיסית."
שיתוף הפעולה ב- DES מורכב מחוקרים בשיקגו, במעבדת המאיץ הלאומי של פרמי, מאוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין, במעבדה הלאומית לורנס ברקלי ובמצפה הכוכבים הבין-אמריקני Cerro Tololo, וכן מקבוצות מבריטניה וברצלונה, ספרד. המימון לפרויקט של 20 מיליון דולר צפוי להגיע בעיקר ממחלקת האנרגיה האמריקאית, סוכנויות מימון אירופאיות, מוסדות החברים וסוכנויות ומקורות אחרים.
פרימן עומד בראש מרכיב האוניברסיטה בשיתוף הפעולה. מצטרפים אליו והו בשיתוף פעולה הם ג'ון קרלסטרום, פרופסור השירות הנבדל של ש. צ'נדראסקהאר לאסטרונומיה ואסטרופיסיקה והמכללה; סקוט דודלסון, פרופסור לאסטרונומיה ואסטרופיסיקה והחטיבה למכללות למדעי הפיזיקה; סטיבן קנט, פרופסור חבר לאסטרונומיה ואסטרופיסיקה; ארין שלדון, עמיתה במכון קבלי לפיזיקה קוסמולוגית; וריסה וקסלר, עמית האבל במכון קבלי לפיזיקה קוסמולוגית. פרימן ודודלסון הם גם חברים בקבוצה התיאורטית של אסטרופיסיקה של פרמילאב, שאותה עומד דודלסון, ואילו קנט עומד בראש קבוצת האסטרופיסיקה הניסיונית של פרמילאב.
ה- DES יכלול התקנת מצלמה של 520 מגה-פיקסל בטלסקופ הבלאנקוס הקיים בן ארבעה מטרים במצפה הבין-אמריקני Cerro Tololo בצ'ילה. ? זה יהיה גדול יותר מכל מצלמה אופטית קיימת בעולם ,? אמר פרימן.
כמה מאות מגה פיקסל אולי לא נשמעים כמו, אמר פרימן, "אבל הם לא אותם פיקסלים שנכנסים לכף היד שלך. יש להם רגישות גבוהה בהרבה. הם גלאים בעלי דיוק גבוה ויעילות גבוהה. יתר על כן, המצלמה תאפשר למדענים לסקר את השמיים פי 10 מהר יותר ממה שהם יכלו בכל מצפה כוכבים בארה"ב.
המצלמה שנמצאת כעת בטלסקופ פשוט שדה ראיה קטן מדי. ייקח לנו הרבה עשורים לעשות את הסקר ,? אמר פרימן.
המצלמה החדשה תאפשר ל- DES להשתמש בארבע טכניקות בניסיון להבחין בין שני ההסברים הרחבים לאנרגיה אפלה, הקבוע הקוסמולוגי או פירוק הכובד.
? השיטה הראשונה ושיטה שמניעה את עיצוב הסקר היא לספור אשכולות גלקסיות ,? אמר פרימן. במאמץ זה זה יעבוד בד בבד עם הטלסקופ הדרומי לקוטב הדרומי של קרלסטרום, אשר אמור להתחיל בתצפיות במרץ 2007.
ה- SPT יסייע לחשוף אם אנרגיה אפלה דיכאה את היווצרות אשכולות הגלקסיה לאורך תולדות היקום. ה- SPT, כטלסקופ רדיו, יגלה אשכולות גלקסיות בדרך שהם מעוותים את קרינת המיקרוגל שנשארה מהמפץ הגדול. אם תיאורטיקנים יודעים כמה רחוקים וכמה מאסיביים הם אשכולות הגלקסיה, הם יכולים לחזות כמה צריך להיות בנוכחות אנרגיה אפלה. ה- DES יבצע מדידות אופטיות בכדי להעריך את מרחקן דרך צבעי הגלקסיות והמסה שלהן באמצעות עדשות כבידה, עיוות האור על ידי אשכול גלקסיות מתערב. זה מבחן אלגנטי באמת ,? הוא אמר.
הטכניקה השלישית מעסיקה עדשות כבידה בסולם קוסמי. תיאורטיקנים יכולים לחזות את השפעת האנרגיה האפלה על התפוצה הרחבה של החומר האפל. עם שטח הסקר הגדול שלו, ה- DES יכול למדוד את העיוות הזעיר של תמונות הגלקסיות הנגרמות כתוצאה מתנודות בצפיפות החומר האפל.
השיטה הרביעית כוללת אותה טכניקה שהובילה לגילוי של אנרגיה אפלה בשנת 1998: מדידת המרחק לסוג מסוים של כוכב מתפוצץ כדי לשחזר את היסטוריית ההתפשטות של היקום. אסטרונומים חקרו את הכוכבים המתפוצצים הללו בציפייה לגלות שהתרחבות היקום האטה ככל שחלף הזמן. במקום זאת הם גילו התרחבות מואצת.
? טכניקות אלו משלימות זו את זו היטב ,? אמר פרימן. הם סובלים ממקורות טעויות שונים, כך שאם הם מסכימים זה נותן לך ביטחון בתוצאה שלך.?
הוא מצידו מקווה שהמבחנים יחשפו אי התאמה מסוימת בין התחזיות והמציאות. בעיניי זה הדבר הכי מרגש.?
המקור המקורי: מהדורת החדשות של אוניברסיטת שיקגו
