97889 64456 72312 47532 85224 72311 99738 05314 18822 88877 83701 91188 72106 98803 83485 70762 67561 00923 55229 06479 57972 59061 74949 93171 14807 03728 86417 14924 55271 76483 09709 80826 48003 69756 41326 33857 90179 16007 50123 74390 32549 30315 44217 63317 75601 80709 41762 62320 18455 61834 28274 17965 11564 40730 97515 38882 00045 18375 34435 87730 65633 86354 42635 03181 37624 00288 29224 98754 64198 42645 13159 80277 57942 84214 09885 11406 37363 27238 16160 82824 82750 03902 45252 98749 86602 85405 74120 11069 70749 63642 54482 33973 81058 25338 11638 53184 38067 75862 58160 05931 81160 94118 63131 11678 37627 13358 15577 41533 20376 02073 54475 97260 40548 91470 84971 47067 00960 20371 54295 32383 70544 08125 72446 96640 07075 16165 30869 08344 20223 85830 11652 84248 58240 18720 83640 74865 63798 26432 11368 91553 98930 40390 63732 07578 52004 83379 91665 87295 27594 70342 33614 00445 56766 74846 32119 67664 51801 34739 44392 32414 80290 43295 50949 32938 59188 82226 64963 12065 07486 96473 17151 41690 05059 80565 72757 89563 68610 87113 78719 74762 26213 13426 23716 54025 70952 73308 30338 98371 80443 39662 15506 33308 53719 47268 57523 71539 98084 43052 68615 92226 35372 86296 82533 08533 12606 77475 19780 50069 42332 94775 84463 97795 86712 89454 36026 27730 87899 25252 69813 38682 Die DESI-Daten des ersten Jahres liefern beispiellose Messungen des expandierenden Universums – MJRBJC
Die DESI-Daten des ersten Jahres liefern beispiellose Messungen des expandierenden Universums

DESI macht Beobachtungen am Nachthimmel. Die Rochester-Gruppe ist seit 2017 Teil von DESI, wobei ihre Mitglieder eine Schlüsselrolle bei der Inbetriebnahme und dem Betrieb des Instruments spielen. Bildnachweis: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/T. Slowinski

Wissenschaftler haben die ersten Daten aus der Mission des Dark Energy Spectroscopic Instrument analysiert, das Universum zu kartieren und die Geheimnisse der dunklen Energie zu entschlüsseln.

Mit 5.000 winzigen Robotern in einem Berggipfel-Teleskop ermöglicht das Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) Forschern einen Blick 11 Milliarden Jahre in die Vergangenheit. Licht von entfernten Objekten im Weltraum hat gerade DESI erreicht und ermöglicht es Wissenschaftlern, den Kosmos so zu kartieren, wie er in seiner Jugend war, und gleichzeitig sein Wachstum zu verfolgen. Zu verstehen, wie sich das Universum entwickelt hat, hängt mit einem der größten Geheimnisse der Physik zusammen: der dunklen Energie, von der Forscher glauben, dass sie für die Expansion des Universums verantwortlich ist.

DESI ist eine internationale wissenschaftliche Zusammenarbeit, an der mehr als 800 Wissenschaftler aus der ganzen Welt beteiligt sind. Unter ihnen sind Forscher der Cosmology Group der University of Rochester, einer interdisziplinären Gruppe, zu der Professoren, Postdoktoranden, Doktoranden und Studenten der Physik, Astronomie, Datenwissenschaft und Informatik gehören. Die Gruppe wird gemeinsam von Regina Demina, Professorin für Physik, geleitet. Segev BenZvi, außerordentlicher Professor für Physik; und Kelly Douglass, Assistenzprofessorin für Physik und Astronomie (Pädagogik).

DESI befindet sich derzeit mitten in einer fünfjährigen Mission, um 40 Millionen Galaxien und Quasare zu vermessen und die größte jemals erstellte 3D-Karte des Kosmos mit den bisher präzisesten Messungen zu erstellen. Die Untersuchung des Instruments begann im Jahr 2021, und Forscher gaben kürzlich ihre Analyse der im ersten Jahr gesammelten Daten bekannt, darunter Messungen der Expansionsrate und der Zusammensetzung des Universums. Sie veröffentlichten ihre Analyse in mehreren Artikeln zum Thema arXiv Preprint-Server.

„Die DESI-Daten stellen eine enorme Größenzunahme gegenüber allem dar, was wir bisher gesammelt haben“, sagt Douglass. „Die Auswahl an Galaxien und Quasaren aus DESIs erstem Jahr ist bereits sechsmal größer als die kombinierten Messungen aller früheren spektroskopischen Studien, die in den letzten 40 Jahren durchgeführt wurden.“

Und die Daten des ersten Jahres seien erst der Anfang, fügt Demina hinzu: „Der vollständige Datensatz wird es uns ermöglichen, einen genaueren Blick auf die Anfänge unseres Universums zu werfen, eine Zeit, in der das Universum eine schnelle exponentielle Expansion erlebte.“

Optische Augen am Himmel

Das DESI-Instrument befindet sich am modernisierten Mayall-Teleskop am Kitt Peak National Observatory der National Science Foundation in der Nähe von Tucson, Arizona. Das Instrument verfügt über eine Optik, die das Sichtfeld des Teleskops vergrößert, und umfasst 5.000 robotergesteuerte optische Fasern, um spektroskopische Daten von Objekten im Sichtfeld des Teleskops zu sammeln und die dreidimensionalen Positionen von Galaxien und Quasaren im Universum zu untersuchen.

Die DESI-Daten des ersten Jahres liefern beispiellose Messungen des expandierenden Universums

Zack Brown, ein Doktorand an der University of Rochester, absolvierte im Oktober 2023 eine Schicht am Kitt Peak National Observatory in Arizona. Das DESI-Instrument – ​​das schwarze zylindrische Gerät – ist am modernisierten Mayall-Teleskop am Kitt Peak montiert. Bildnachweis: Ann Elliott, Ohio State University

Die Rochester-Gruppe ist seit 2017 Teil von DESI. Gruppenmitglieder haben eine Schlüsselrolle bei der Inbetriebnahme und dem Betrieb des Instruments gespielt, einschließlich der Entwicklung und Fehlerbehebung von Software, um sicherzustellen, dass alle 5.000 Fasern optimal auf ihre Ziele ausgerichtet sind.

Mitglieder der Rochester-Gruppe trugen auch maßgeblich zur Validierung der Daten des ersten Jahres bei, einschließlich der Untersuchung systematischer Unsicherheiten (potenzielle Fehler oder Variationen), die sich auf Messungen auswirken könnten, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Ergebnisse besser sicherzustellen.

Entschlüsselung der Expansion des Universums und der dunklen Energie

DESI wurde entwickelt, um baryonische akustische Oszillationen (BAO) zu messen, riesige blasenartige Strukturen, denen Galaxien folgen und die durch Bedingungen kurz nach dem Urknall entstanden sind. In seinem ersten Jahr nutzte DESI 5,7 Millionen Galaxien und Quasare aus seiner spektroskopischen Probe, um die Größe des BAO zu messen und die Expansionsrate des Universums abzuschätzen, eine Größe, die als Hubble-Konstante bekannt ist.

BAOs werden auch verwendet, um die Dichte dunkler Materie und dunkler Energie zu begrenzen. Wissenschaftler glaubten lange, dass sich das Universum mit konstanter Geschwindigkeit ausdehnt, doch 1999 wurde festgestellt, dass sich die Expansionsrate beschleunigte. Es wird angenommen, dass dunkle Energie die Ursache für die Beschleunigung ist.

Einige Theorien gehen davon aus, dass ein oder mehrere Skalarfelder (unsichtbare Kräfte, die das Universum ausdehnen) zur Dunklen Energie beitragen, ähnlich dem Skalarfeld, von dem angenommen wird, dass es für das inflationäre Wachstum des Universums kurz nach dem Urknall verantwortlich ist.

„Bisher kennt die Menschheit nur ein Skalarfeld: das Higgs-Feld“, erklärt Demina, die Teil des Teams war, das 2012 das Higgs-Feld mit dem Large Collider of Hadrons am CERN in der Schweiz entdeckte. „Jetzt ist es an der Zeit zu prüfen, ob es noch mehr solcher Felder gibt.“

Eine weitere Frage, die DESI beantworten möchte, ist, ob dunkle Energie überall im Universum einen konstanten Wert hat – die sogenannte kosmologische Konstante – oder ob sich ihre Eigenschaften in Zeit und Raum unterscheiden. Obwohl DESIs BAO-Messungen im ersten Jahr mit einer kosmologischen Konstante übereinstimmen, sprechen sie leicht für ein Modell, das darauf hindeutet, dass Dunkle Energie ein sich entwickelndes oder „dynamisches“ Feld ist.

Laut BenZvi „könnten die Beweise für die Entwicklung der Dunklen Energie sehr interessant sein, aber es könnte sich auch um eine zufällige Fluktuation handeln.“ Wir können uns erst sicher sein, wenn wir uns den nächsten Datenstapel ansehen. Die aktuelle Schätzung geht von Ende 2025 für die nächste Veröffentlichung aus.“

Mehr Informationen:
DESI-Papiere: data.desi.lbl.gov/doc/papers/

Zeitschrifteninformationen:
arXiv

Bereitgestellt von der University of Rochester

Zitat: DESI-Jahr-1-Daten liefern beispiellose Messungen des expandierenden Universums (6. April 2024) Abgerufen am 6. April 2024 von https://phys.org/news/2024-04-desi-year-unprecedented-universe.html

Dieses Dokument unterliegt dem Urheberrecht. Mit Ausnahme der fairen Nutzung für private Studien- oder Forschungszwecke darf kein Teil ohne schriftliche Genehmigung reproduziert werden. Der Inhalt dient lediglich der Information.

By rb8jg

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Failed to fetch data from the URL.