Mai 28, 2024

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Die größte kosmische Karte könnte die dunkle Energie auf den Kopf stellen und Einstein das Gegenteil beweisen

Die größte kosmische Karte könnte die dunkle Energie auf den Kopf stellen und Einstein das Gegenteil beweisen

Astronomen kartieren Millionen von Galaxien in unserem Universum, um die Dunkle Energie besser zu verstehen.
NASA/ESA/H. Teplitz und M. Ravelsky, A. Koikemore, R. Windhorst und Z. Levi

  • Seit Jahrzehnten rätseln Astronomen über dunkle Energie und warum sie unser Universum auseinandertreibt.
  • Neue Daten aus der größten 3D-Karte unseres Universums deuten darauf hin, dass wir uns in Bezug auf die Dunkle Energie möglicherweise irren.
  • Man ging davon aus, dass dunkle Energie eine unveränderliche Kraft sei, doch möglicherweise ist sie doch nicht so konstant.

Wissenschaftler haben die bisher größte 3D-Karte unseres Universums erstellt, die einige interessante Überraschungen bereithält.

„Bisher sehen wir grundsätzliche Übereinstimmung mit unserem besten Modell des Universums, aber wir sehen auch einige potenziell interessante Unterschiede“, sagte Michael Levy in einer Erklärung des Lawrence Berkeley National Laboratory am Donnerstag.

Levy ist der Direktor des Dunkle-Energie-Analyseinstruments DESI, das die neue Karte erstellt hat. Das Instrument besteht aus 5.000 kleinen Robotern, die an einem Teleskop in Arizona befestigt sind und Licht aus verschiedenen Phasen des Universums sammeln.

Das DESI-Programm hilft Astronomen, 11 Milliarden Jahre zurück in die frühen Stadien unseres Universums zu reisen.
NOIRLab/NSF/AURA/P. Zusammenarbeit zwischen Marienfeld und DESI

Astronomen nutzen DESI, um in die Zeit vor Milliarden von Jahren zurückzublicken und zu verstehen, wie sich das Universum verändert und entwickelt hat. Eine der treibenden Kräfte hinter dieser Entwicklung ist zugleich eines der größten Rätsel unserer Zeit in der Physik: die Dunkle Energie.

Dunkle Energie ist der Name, den Astronomen der unbekannten Kraft geben, die unser Universum dazu bringt, sich im Laufe der Zeit immer schneller auszudehnen. Doch seit ihrer Entdeckung im Jahr 1998 ist die Dunkle Energie den Wissenschaftlern entgangen, die wenig darüber wissen, was sie ist oder warum sie sich so verhält.

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Die detaillierte Karte von DESI kann das ändern. Dies deutet darauf hin, dass dunkle Energie sich möglicherweise stark von dem unterscheidet, was Wissenschaftler denken, und eine grundlegende Säule unseres Verständnisses des Universums ins Wanken bringt.

Dunkle Energie ist möglicherweise doch nicht Einsteins Konstante

DESI hat Licht von Millionen von Galaxien gesammelt, um die bisher größte 3D-Karte unseres Universums zu erstellen.
Zusammenarbeit von Claire Laman/DESI

Der Gedanke an dunkle Energie, wie wir sie heute verstehen, ist erschreckend, denn sie bedeutet, dass sich unser Universum immer schneller ausdehnt, bis sich Galaxien eines Tages so schnell von uns entfernen, dass ihre Lichtflecken am Nachthimmel verschwinden. Existenz.

Dies ist die Zukunft, in die wir gehen, wenn die dunkle Energie so weitergeht wie bisher. Bis Donnerstag glaubten viele Astronomen: Dunkle Energie sei eine konstante, unveränderliche Kraft.

Aus diesem Grund dachten Astronomen, dass Dunkle Energie mit Albert Einsteins „kosmologischer Konstante“ identisch sein könnte, die eine Erweiterung seiner Allgemeinen Relativitätstheorie war. Einstein gab die Idee in den 1930er Jahren als seinen „größten Fehler“ auf, sagte der Astrophysiker Ethan Segal Er erklärtAber die anhaltende dunkle Energie hätte ihn befreit.

Allerdings ist diese mysteriöse Kraft möglicherweise doch nicht so konstant.

Porträt von Albert Einstein auf dem Balkon seines Hauses in Princeton, New Jersey.
Ernst Haas/Mitwirkender

Vorläufige Schätzungen aus neuen DESI-Daten deuten darauf hin, dass sich dunkle Energie entwickeln und schwächen könnte. Dies ist die neue Entdeckung, die Wissenschaftler diese Woche auf einem Treffen der American Physical Society bekannt gegeben haben.

„Wenn das wahr ist, wäre es der erste wirkliche Beweis, den wir seit 25 Jahren über die Natur der Dunklen Energie haben“, sagte Adam Ries, Nobelpreisträger für seine Mitentdeckung der Dunklen Energie, gegenüber der Zeitschrift Quanta.

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Im Moment ist dies nur ein Hinweis. Quanta gab an, dass die Daten nicht stark genug seien, um eine Entdeckung zu bestätigen oder zu behaupten. Aber der Hinweis ist verlockend.

„Die Vorstellung, dass sich dunkle Energie verändert, ist sehr natürlich“, sagte Paul Steinhardt, Kosmologe an der Princeton University, dem Magazin. Wäre sie konstant, „wäre sie die einzige uns bekannte Energieform, die in Raum und Zeit völlig konstant ist.“

Sollten nachfolgende Daten diese frühen Hinweise auf instabile dunkle Energie bestätigen, würde dies unser Wissen über die Zusammensetzung des Universums und seine Zukunft verändern. Es wird Wissenschaftler auch der Lösung des Rätsels der beschleunigten Expansion des Universums näher bringen.

Dunkle Energie sorgt dafür, dass sich unser Universum immer schneller ausdehnt.
NASA

„Wenn dies Bestand hat, könnte es den Weg zu einem neuen und vielleicht tieferen Verständnis des Universums ebnen“, sagte Rees. „Die nächsten Jahre dürften sehr aufschlussreich sein.“

„Das Goldene Zeitalter der Kosmologie“

DESI hat vor 8 bis 11 Milliarden Jahren den entferntesten Teil des Universums mit Rekordgenauigkeit vermessen.

Weitere große Observatorien zur Kartierung des Universums werden in den kommenden Jahren in den Himmel steigen. Das Vera-C.-Rubin-Observatorium wird demnächst mit der weltweit größten Digitalkamera ausgestattet, die es ihm ermöglichen wird, im Laufe eines Jahrzehnts den gesamten Südhimmel zu kartieren, einschließlich mehr als 20 Milliarden Galaxien.

Der stellvertretende Projektleiter Travis Lange richtet seine Taschenlampe auf die LSST-Kamera.
Jacqueline Ramcier Aurel/SLAC National Accelerator Laboratory

Das Euclid-Teleskop der Europäischen Weltraumorganisation ist bereits im Weltraum, wo seine Aufgabe darin besteht, dunkle Energie zu untersuchen. Das römische Weltraumteleskop Nancy Grace der NASA wird voraussichtlich im Jahr 2027 starten und eine eigene Untersuchung des Problems durchführen.

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DESI seinerseits möchte bis zum Ende seiner Untersuchung 37 Millionen Galaxien kartieren.

„Wir befinden uns im goldenen Zeitalter der Kosmologie, mit dem Beginn groß angelegter Untersuchungen und der Entwicklung neuer Techniken, um diese Datensätze optimal zu nutzen“, sagte Arnaud Di Mattia, Forscher am französischen Zentrum für alternative und atomare Energie . Energy Commission (CEA) und Co-Leiter des DESI-Teams, das seine kosmologischen Daten interpretiert, heißt es in der Pressemitteilung.

„Wir sind alle sehr gespannt, ob die neuen Daten die Merkmale, die wir in unserer Stichprobe aus dem ersten Jahr gesehen haben, bestätigen und zu einem besseren Verständnis der Dynamik unseres Universums führen werden“, sagte Mattea.