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DUNKLE ENERGIE
Intensive Suche nach Dunkler Energie
Redaktion / Pressemitteilung des Excellence Cluster "Universe"
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30. November 2010

Ab Ende des kommenden Jahres wollen Astronomen im Rahmen des Dark Energy Survey versuchen, hinter das Geheimnis der mysteriösen Dunklen Energie zu kommen, die für die beschleunigte Ausdehnung des Universums verantwortlich gemacht wird. Münchener Astrophysiker sind diesem internationalen Großprojekt nun beigetreten und hoffen auf Impulse für ihre eigenen Forschungen.

Blanco-Teleskop

Luftaufnahme des Blanco-Teleskops, in das die Dark Energy Camera eingebaut wird. Foto: T. Abbott und NOAO/AURA/NSF

Der Exzellenzcluster "Origin and Structure of the Universe" und die Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München sind dem Dark Energy Survey (DES) beigetreten. Die internationale Beobachtungskampagne wird Ende 2011 starten. Das Erforschung der Dunklen Energie ist einer der Schwerpunkte in der Forschung des Exzellenzclusters Universe. Die Astrophysiker der Universitätssternwarte der LMU erhoffen sich aus der Beteiligung an diesem Großprojekt wichtige Impulse für ihre Forschungsarbeit. Die Mitgliedschaft erlaubt ihnen und ihren Gruppen den Zugang zu allen aktuellen Beobachtungsdaten des Projekts.

Die beschleunigte Ausdehnung des Universums wurde Ende der 1990er Jahre anhand weit entfernter Supernova-Explosionen entdeckt. Nach heutigem Wissen gilt die Dunkle Energie als mögliche Ursache für diese beschleunigte Expansion des Kosmos. Ziel von DES ist es, mit Hilfe von Himmelsbeobachtungen hinter das Geheimnis der Dunklen Energie zu kommen. Ende 2011 soll das Projekt starten, an dem mehr als 120 Wissenschaftler aus den USA, Großbritannien, Brasilien, Spanien und Deutschland beteiligt sind.

Die Wissenschaftler planen, innerhalb von fünf Jahren 525 Nachtbeobachtungen durchzuführen. In diesem Zeitraum wird die DECam-Kamera 150.000 Himmelsbilder von der 16-fachen Fläche des Vollmondes aufnehmen und Daten von 300 Millionen Galaxien sammeln, die mehrere Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt am Südhimmel zu finden sind. Von jeder Galaxie macht DECam Aufnahmen mit fünf verschiedenen optischen Filtern. Diese Daten werden mit Nahinfrarot-Aufnahmen des ESO-VISTA-Teleskops kombiniert.

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DES soll nicht nur Bilder von Galaxien und Quasaren in verschiedenen Spektralbereichen liefern, sondern auch Lichtquellen aufspüren, die bis zu zehn Mal schwächer sind als alle bisher entdeckten. Das Herzstück der Kampagne bildet eine hochsensible 570-Megapixel-Digitalkamera (DECam), die in der Kuppel des Blanco 4-Meter-Teleskops im Cerro Tololo Observatorium in den chilenischen Anden untergebracht wird. Ein weiterer wichtiger Bestandteil von DES ist ein hochmodernes Datenmanagement-System, das mithilfe von Hochleistungsrechnern in den USA und Deutschland betrieben wird. Damit lassen sich die Aufnahmen hinsichtlich Form und Größe der beobachteten Galaxien genauestens kartieren.

Aktuell diskutieren die Forscher unterschiedliche Formen der Dunklen Energie und ob sich die Dunkle Energie mit der Zeit verändert. Im Vergleich zu bisherigen Beobachtungskampagnen wird DES das Mysterium der Dunklen Energie erstmals anhand verschiedener astrophysikalischer Methoden untersuchen. Um die Dunkle Energie zu erforschen, müssen Astrophysiker einen Umweg über die Dunkle Materie gehen, einen weiteren Bestandteil des Universums. Die DES-Beobachtungen nutzen den Gravitationslinseneffekt. Damit können die Wissenschaftler die Verteilung der Dunklen Materie rekonstruieren und mit Hilfe dieser Daten auch Auskunft über die physikalischen Eigenschaften der Dunklen Energie erhalten.

Darüber hinaus bietet DES Wissenschaftlern die Möglichkeit, 10 Milliarden Jahre zurück in die Vergangenheit des Universums zu blicken: Momentaufnahmen von Galaxien und Galaxienclustern zeigen, wie sich die großräumige Struktur des Universums entwickelt hat. Daraus lassen sich Informationen über die Natur der Dunklen Energie ableiten. Ein weiterer Aspekt der Studie betrifft die erwartete Entdeckung einiger tausend Supernovae bei großen Entfernungen, mit denen sich Distanzmessungen und direkte Tests durchführen lassen, wie sich die kosmische Beschleunigung über die Zeit entwickelt hat.

"DES bietet Wissenschaftlern eine Kombination verschiedener Testverfahren, um die beschleunigte Ausdehnung des Universums oder die Dunkle Energie zu untersuchen. Damit setzt DES neue Maßstäbe für künftige Missionen", erklärt Professor Joseph Mohr, eines der DES-Mitglieder an der Universitätssternwarte der LMU. "Geplante Beobachtungskampagnen wie Euclid, LSST oder das SKA wählen ebenfalls verschiedene Ansätze um die Dunkle Energie zu untersuchen." Mohr ist einer der Gründer des DES-Projekts und leitete von den USA aus das für die Entwicklung des Datenmanagements verantwortliche Team. Heute ist er Projektwissenschaftler des Datenmanagement-Bereichs und einer der Leiter der Arbeitsgruppe, die sich mit der Untersuchung der Galaxiencluster befasst.

Sein Kollege Professor Jochen Weller, ebenfalls LMU-Astrophysiker und Leiter der Gruppe "Observational Astrophysics" am Exzellenzcluster Universe, ergänzt: "Mit DES können wir die Bilder und damit die Verteilung von über 300 Millionen Galaxien untersuchen. Dies wird meiner Gruppe erlauben, verschiedene Modelle der kosmischen Beschleunigung zu testen und möglicherweise eine Antwort auf die Frage zu finden, ob Einsteins Gravitationstheorie bei ganz großen Entfernungen noch Gültigkeit besitzt." Weller trat dem DES-Projekt als Wissenschaftler am Fermilab bei und ist Mitkoordinator des wissenschaftlichen Teams, das mit der Zusammenführung der Ergebnisse aus den verschiedenen Testverfahren beauftragt ist.

Neue Mitglieder bei DES an der LMU sind Professor Ralf Bender, Professor Andreas Burkert, Dr. Roberto Saglia und Dr. Stella Seitz. Ihre Arbeitsschwerpunkte liegen auf dem so genannten Gravitationslinseneffekt und auf dem Einsatz neuer spektroskopischer Instrumente am Very Large Telescope (VLT) der ESO, mit denen neue, von DES gefundene Quellen genauer untersucht werden. Außerdem sollen numerische Simulationen der Entwicklung des Universums erstellt werden, die direkt mit den DES-Ergebnissen abgeglichen werden können.

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Links im WWW
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