Dunkle Energie ist eine dynamische Entität und kein staubtrockener konstanten Faktor in der rasanten Entfaltung des Universums, haben Wissenschaftler diese Woche angekündigt.
Das Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) ist ein internationales Projekt, an dem mehr als 900 Forscher beteiligt sind. Das Projekt hat riesige Himmelskarten erstellt und dazu beigetragen, einige der größten Strukturen des Universums zu enthüllen, einschließlich der Quelle der größten bekannten Jets des Universums. Die neuesten DESI-Daten erschüttern das grundlegende Verständnis von dunkler Energie und ihrer Rolle im Universum.
So viel wie Wissenschaftler es beurteilen können, besteht der Großteil des Universums aus dunkler Materie und dunkler Energie. Dunkle Materie ist der Sammelbegriff für etwa 27 % des Universums, die nur existieren, weil man die Gravitationswirkungen auf andere Materie kennt. Das Zeug ist so infinitesimal klein oder anderweitig schwer fassbar, dass es nicht mit Teleskopen beobachtet werden kann, die Wellenlängen von Licht absorbieren, die von Objekten ausgestrahlt werden, um diese Quellen besser zu verstehen.
Der Anteil der dunklen Energie
Die beobachtbare Materie – alles von der Kaffeetasse auf deinem Tisch bis zu fernen Planeten und den größten und ältesten Galaxien – macht nur 5 % des Kosmos aus. Das bedeutet, dass dunkle Energie für massive 68 % von allem verantwortlich ist, was wir denken, dass im Universum existiert.
Die Vorstellung, dass dunkle Energie eine Konstante ist – das heißt, sie manifestierte sich vor 10 Milliarden Jahren genauso wie heute und wie sie sich in 10 Milliarden Jahren manifestieren wird – ist „in das“ vorherrschende Modell des Universums, Lambda-CDM, „eingebacken“, so Rossana Ruggeri, Physikerin an der Universität Queensland, die an der DESI-Analyse beteiligt war.
„Die Ergebnisse aus der ersten Datenreihe gaben einen Hinweis darauf, dass dunkle Energie sich vielleicht nicht wie eine einfache kosmologische Konstante verhält – aber es war nicht stark genug, um feste Schlussfolgerungen zu ziehen“, sagte Ruggeri in einem Gespräch mit The Conversation. „Jetzt hat die zweite Datenreihe diese Evidenz verstärkt.“
Obwohl die Daten noch nicht die statistische Schwelle erreichen, die Physiker benötigen, um eine echte neue Entdeckung zu bestätigen, stärken sie den Entschluss der Physiker, dass etwas im Gange ist, das bedeutet, dass das Modell überarbeitet werden muss. „Wenn sich dunkle Energie im Laufe der Zeit ändert, könnte das tiefgreifende Auswirkungen auf das endgültige Schicksal des Universums haben“, schrieb Ruggeri.
Dunkle Energie und ihre Veränderungen
Laut den neuen DESI-Zahlen könnte sich die dunkle Energie im Laufe der Zeit ändern – entweder indem sie die Expansion des Universums beschleunigt oder einen inneren Kollaps antreibt, was theoretisch dazu führen würde, dass alles, was wir kennen, in einer Singularität im „Big Crunch“ zusammenbricht.
Das Team hat seine Erkenntnisse beim Global Physics Summit der American Physical Society präsentiert, und die Ergebnisse sind in mehreren auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlichten Papers dokumentiert.
Mit 270 Terabyte ist die erste Datenfreigabe von DESI nur ein Bruchteil dessen, was von der fünfjährigen Erhebung des Instruments am Kosmos kommen wird. Sie enthält Informationen über 18,7 Millionen Objekte tief im Weltraum, einschließlich der Abstände zu einigen extrem entfernten Galaxien, und deckt 11 Milliarden Jahre der Geschichte des Universums ab. Die Datenfreigabe ist kostenlos und für die Öffentlichkeit zugänglich; du kannst auch einige der Daten des Instruments über den Legacy Survey Sky Browser erkunden.
„Das DESI-Projekt hat die Geschwindigkeit beibehalten, alle zehn Jahre 3D-Karten des Universums zu erstellen, die zehnmal größer sind“, sagte David Schlegel, einer der leitenden Wissenschaftler am Berkeley Lab sowohl für DESI als auch für SDSS, in einer Laborankündigung. „Das ist unsere Version des Moore’s Law für Kosmologiebefragungen. Der schnelle Fortschritt wird durch die intelligente Kombination verbesserter Instrumentendesigns, Technologien und der Analyse immer schwächerer Galaxien vorangetrieben.“
Das Instrument arbeitet schnell; bei klaren Beobachtungsbedingungen kann es in einer einzigen Nacht Daten über mehr als 100.000 Objekte sammeln. DESI sammelt seine Daten von seinem Standort auf dem National Science Foundation’s Nicholas U. Mayall 4-Meter-Teleskop, einem NSF NOIRLab-Programm am Kitt Peak National Observatory in Arizona.
Die Veröffentlichung enthält mehr als doppelt so viele einzigartige Objekte außerhalb der Milchstraße als alle vorherigen 3D-spektroskopischen Erhebungen zusammen – ein Beweis für die Menge an Informationen, die Wissenschaftler über das Universum im großen Maßstab erfassen können, wie die Rolle der dunklen Energie bei seiner Expansion.
DESI befindet sich derzeit im vierten Jahr einer fünfjährigen Datenerfassungsperiode und das Team hat vor, Spektren für mehr als 50 Millionen Galaxien und Quasare (aktive galaktische Kerne) aufzuzeichnen, bevor die Erhebungsperiode endet. Danach wird es viel Datenverarbeitung und Analyse zu erledigen geben. Doch sobald dies abgeschlossen ist, könnten Wissenschaftler eine überarbeitete Theorie über die genauen Mechanismen der dunklen Energie in unserem Universum haben und wie ihre unabwendbare Rolle im großen Maßstab des Universums sich im Laufe der Zeit verändert.
