17 oktober 2019

Het is aftellen voor DESI, de nieuwe donkere energie detector

DESI, het Dark Energy Spectroscopic Instrument staat klaar in de startblokken. Over vier weken zal dit instrument op de Mayall telescoop te Kitt Peak te Arizona uitgebreid getest worden om de samenhang van 35 miljoen Melkwegstelsels nader te bestuderen met als doel meer over de aard van donkere energie te weten te komen. DESI  is het krachtigste spectrografisch instrument voor donkere energie tot nu toe. in 1998 ontdekten astronomen dat er een anti gravitationele kracht de expansie van het universum versnelde maar twee decennia later is deze zogenoemde ‘donkere energie’ nog steeds een raadsel. DESI zal van deze miljoenen Melkwegstelsels die grotendeels het zichtbare deel van het universum bestrijken, een duidelijker beeld proberen te krijgen van hoe ze zich verhouden tot tijd en ruimte.

5000 optische vezels zullen automatisch verplaatsen om het licht van specifieke Melkwegstelsels te vangen. credits; Univeristy of California / Larence Berkeley National laboratory

Tot nu toe is bekend dat DE overal hetzelfde versnellende effect lijkt te hebben in het grootste deel van de geschiedenis van het universum. Dat suggereert dat het een constante druk is die samenhangt met het weefsel van de ruimte zelf – een zogenaamde kosmologische constante. Maar als donkere energie in de loop van de tijd varieert, kan het een meer exotische verklaring vereisen, zoals een extra krachtveld, die door de kosmische geschiedenis heen kan veranderen. Maar het kan ook wijzen op de noodzaak van een meer fundamentele herschrijving van algemene relativiteitstheorie, de zwaartekrachttheorie van Albert Einstein. Astronomen zochten bijvoorbeeld met de Dark Energy Survey, onlangs voltooid m.b.v. een telescoop in Chili, naar kleine vervormingen bij sterrenstelsels veroorzaakt door tussenliggende materie, waarvan de verdeling aanwijzingen bevat voor het uitrekken van de ruimte.

DESI  is het krachtigste meetinstrument voor donkere energie tot nu toe. De astronomen zullen zoeken naar specifieke rimpelpatronen, baryon-akoestische oscillaties genoemd, in samenklontering van sterrenstelsels. Deze rimpelingen begonnen als geluidsgolven, spoelden 400.000 jaar na de oerknal door het universum en ontaardde in een kolkende massa van deeltjes en energie. Toen die ‘oersoep’ eenmaal was afgekoeld en transparant werd, werden de rimpelingen – waarvan de materie basis vormden voor clusters van sterrenstelsels – opgesloten, gescheiden door een karakteristieke afstand. Door te meten hoe die kosmische maatstaf in de loop van de tijd is gegroeid, kunnen astronomen de concurrerende effecten van donkere energie en zwaartekracht meten en naar afwijkingen zoeken.

Een project genaamd de Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) pionierde de techniek als onderdeel van de Sloan Digital Sky Survey (SDSS), die geïnstalleerd was op 2,5-meter telescoop in New Mexico. Het bracht ongeveer 2 miljoen sterrenstelsels in kaart – maar de installatie was traag en moeizaam. Om een ??afstand tot een sterrenstelsel te krijgen, splitsen astronomen zijn licht in een spectrum en maten zijn roodverschuiving. De BOSS astronomen deden dit door het brandvlak van de telescoop uit te rusten met een aluminiumplaat waarin ze honderden gaten hadden geboord, elk op een plek waar licht van een bekend sterrenstelsel zou vallen. Optische vezels die handmatig aan elk gat waren bevestigd, vingen het licht van elke Melkweg op en voerden het naar een spectrograaf. Maar de onderzoekers moesten een nieuwe plaat maken en de vezels opnieuw bevestigen telkens zodra de telescoop naar een nieuw deel van de hemel draaide. “Het was complex maar wel effectief”, aldus DESI-teamlid John Peacock van de Universiteit van Edinburgh.

Door de 4-meter Nicholas U. Mayall-telescoop op Kitt Peak in Arizona te gebruiken, zal DESI sterrenstelsels vastleggen vanuit dieper in ruimte en tijd dan de SDSS, en automatisering zal de productiviteit per nacht verhogen. Het instrument heeft 5000 vezels bevestigd aan het 0,8 meter brede brandvlak. Elke vezeltip kan in enkele seconden worden verplaatst door een kleine robotactuator. De 5000 vezels lopen langs de achterkant van de telescoop naar een ruimte met 10 spectrografen, die elk tegelijkertijd het licht van 500 sterrenstelsels analyseren. Het hele instrument kan in enkele minuten opnieuw worden geconfigureerd voor een nieuw stuk hemel. “DESI is 10 keer effectiever dan de laatste versie van SDSS”, aldus projectwetenschapper David Schlegel van Lawrence Berkeley National Laboratory in Californië. “Het is de volgende generatie.”

Volgende maand richt het DESI-team de telescoop voor het eerst naar de hemel om het hele systeem te testen. Tegen 2025 hopen astronomen hun volledige kosmische Melkwegkaart in handen te hebben. Het zal niet alleen aanwijzingen bevatten voor donkere energie, maar ook voor andere exotische vragen in de kosmologie, zoals of neutrino’s – kleine vluchtige deeltjes die bijna onmogelijk te detecteren zijn – de verborgen donkere materie van het universum kunnen verklaren en of, zoals theoretici geloven, het universum werd ‘geboren’ in een exponentiële uitbarsting van expansie die slechts een fractie van een seconde duurde, bekend als inflatie. Bron; Science / AAAS

Comments

  1. Robert Heijd Robert Heijd zegt

    Donkere energie en donkere materie, hét raadsel van de astronomie! Er is overigens maar één Melkwegstelsel, bij mijn weten! ^_^

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: