Bildnachweis: Hubble
Astronomen haben das Licht von 11 neuen Supernovae untersucht, um den Beweis zu bestätigen, dass eine Art „dunkle Energie“ das Universum auseinander beschleunigt. Durch Messung ihrer relativen Helligkeit können sie berechnen, wie weit die Supernovae vom Typ Ia entfernt sind. Diese neuesten Daten wurden von einem internationalen Team von Astronomen gesammelt, die Bodenteleskope verwendeten, um Follow-up-Ziele für das Hubble-Weltraumteleskop bereitzustellen. Geplant ist ein neuer Satellit namens SuperNova / Acceleration Probe, mit dem Tausende von Supernova entdeckt und ihre Explosionen präzise verfolgt werden können.
Ein einzigartiger Satz von 11 entfernten Supernovae vom Typ Ia, die mit dem Hubble-Weltraumteleskop untersucht wurden, wirft nach den neuesten Erkenntnissen des Supernova Cosmology Project (SCP), das kürzlich unter http://www.arxiv.org/abs veröffentlicht wurde, neues Licht auf dunkle Energie / astro-ph / 0309368 und erscheint bald im Astrophysical Journal.
Lichtkurven und Spektren der 11 entfernten Supernovae bilden „einen auffallend schönen Datensatz, den größten solchen, der ausschließlich aus dem Weltraum gesammelt wurde“, sagt Saul Perlmutter, Astrophysiker am Lawrence Berkeley National Laboratory und Leiter des SCP. Das SCP ist eine internationale Zusammenarbeit von Forschern aus den USA, Schweden, Frankreich, Großbritannien, Chile, Japan und Spanien.
Supernovae vom Typ Ia gehören zu den besten „Standardkerzen“ der Astronomie, die so ähnlich sind, dass ihre Helligkeit ein zuverlässiges Maß für ihre Entfernung darstellt, und so hell, dass sie Milliarden von Lichtjahren entfernt sichtbar sind.
Die neue Studie bestätigt die bemerkenswerte Entdeckung, die das Supernova Cosmology Project Anfang 1998 angekündigt hat, dass sich die Expansion des Universums aufgrund einer mysteriösen Energie, die den gesamten Raum durchdringt, beschleunigt. Dieser Befund basierte auf Daten von über drei Dutzend Supernovae vom Typ Ia, die alle bis auf einen vom Boden aus beobachtet wurden. Eine konkurrierende Gruppe, das High-Z Supernova Search Team, gab unabhängig voneinander auffallend konsistente Ergebnisse bekannt, basierend auf weiteren 14 Supernovae, die ebenfalls überwiegend vom Boden aus beobachtet wurden.
Da das Hubble-Weltraumteleskop (HST) von der Atmosphäre nicht beeinflusst wird, sind seine Bilder von Supernovae viel schärfer und stärker und liefern viel bessere Helligkeitsmessungen als vom Boden aus möglich. Robert A. Knop, Assistenzprofessor für Physik und Astronomie an der Vanderbilt University in Nashville, Tennessee, leitete die Datenanalyse des Supernova Cosmology Project für die 11 mit dem HST untersuchten Supernovae und verfasste gemeinsam mit den 47 anderen Mitgliedern des SCP den Bericht des Astrophysical Journal.
"Die HST-Daten liefern auch einen starken Test für das Aussterben der Wirtsgalaxie", sagt Knop und verweist auf Bedenken, dass Messungen der wahren Helligkeit von Supernovae durch Staub in entfernten Galaxien abgeworfen werden könnten, die ihr Licht absorbieren und streuen könnten. Staub würde aber auch das Licht einer Supernova rötlicher machen, so wie unsere Sonne bei Sonnenuntergang aufgrund von Staub in der Atmosphäre röter aussieht. Da die Daten aus dem Weltraum keine anomale Rötung mit der Entfernung zeigen, bestehen die Supernovae laut Knop „den Test mit Bravour“.
„Die Begrenzung solcher Unsicherheiten ist entscheidend für die Verwendung von Supernovae? oder andere astronomische Beobachtungen? um die Natur des Universums zu erforschen “, sagt Ariel Goobar, Mitglied des SCP und Professor für Teilchenastrophysik an der Universität Stockholm in Schweden. Der Extinktionstest, sagt Goobar, "beseitigt jede Sorge, dass gewöhnlicher Wirtsgalaxienstaub eine Quelle der Verzerrung für diese kosmologischen Ergebnisse bei hohen Rotverschiebungen sein könnte." (Siehe Was ist Host-Galaxy Extinction?)
Der Begriff für die mysteriöse „abstoßende Schwerkraft“, die das Universum dazu bringt, sich immer schneller auszudehnen, ist dunkle Energie. Die neuen Daten können viel genauere Schätzungen der relativen Dichte von Materie und Dunkler Energie im Universum liefern: Unter einfachen Annahmen sind 25 Prozent der Zusammensetzung des Universums Materie aller Art und 75 Prozent Dunkle Energie. Darüber hinaus liefern die neuen Daten ein genaueres Maß für die „Federung“ der dunklen Energie, den Druck, den sie auf die Expansion des Universums pro Dichteeinheit ausübt.
Unter den zahlreichen Versuchen, die Natur der Dunklen Energie zu erklären, sind einige durch diese neuen Messungen erlaubt? einschließlich der ursprünglich von Albert Einstein vorgeschlagenen kosmologischen Konstante? andere sind jedoch ausgeschlossen, darunter einige der einfachsten Modelle der als Quintessenz bekannten Theorien. (Siehe Was ist Dunkle Energie?)
Supernovae mit hoher Rotverschiebung sind das beste Einzelinstrument zur Messung der Eigenschaften dunkler Energie? und schließlich bestimmen, was dunkle Energie ist. Wie Supernova-Studien mit dem HST zeigen, ist der beste Ort, um Supernovae mit hoher Rotverschiebung zu untersuchen, ein Teleskop im Weltraum, das von der Atmosphäre nicht beeinflusst wird.
"Um ein Teleskop im Weltraum optimal nutzen zu können, müssen die besten Teleskope am Boden optimal genutzt werden", sagt SCP-Mitglied Chris Lidman vom European Southern Observatory.
Für die Supernovae in der vorliegenden Studie hat das SCP-Team eine Strategie erfunden, mit der das Hubble-Weltraumteleskop schnell auf Entdeckungen aus dem Boden reagieren kann, obwohl die HST-Zeit lange im Voraus geplant werden muss. Gemeinsam haben das SCP und das Space Telescope Science Institute die Strategie mit hervorragender Wirkung umgesetzt.
Die aktuelle Studie, die auf HST-Beobachtungen von 11 Supernovae basiert, weist den Weg zur nächsten Generation der Supernova-Forschung: In Zukunft wird die SuperNova / Acceleration Probe oder der SNAP-Satellit Tausende von Supernovae vom Typ Ia entdecken und deren Spektren und deren messen Lichtkurven von den frühesten Momenten bis zur maximalen Helligkeit, bis ihr Licht verklungen ist.
Perlmutter von SCP leitet jetzt eine internationale Gruppe von Mitarbeitern im Berkeley Lab, die mit Unterstützung des Office of Science des US-Energieministeriums SNAP entwickeln. Es kann sein, dass der beste Kandidat für eine korrekte Theorie der Dunklen Energie bald nach Inbetriebnahme von SNAP identifiziert wird. Dadurch öffnet sich eine Welt der neuen Physik.
"Neue Einschränkungen für Omega-m, Omega-Lambda und w aus einem unabhängigen Satz von elf Supernovae mit hoher Rotverschiebung, die mit dem HST beobachtet wurden", von Robert A. Knop und 47 anderen (Supernova Cosmology Project), werden im Astrophysical erscheinen Journal und ist derzeit online unter http://www.arxiv.org/abs/astro-ph/0309368 verfügbar.
Berkeley Lab ist ein nationales Labor des US-Energieministeriums in Berkeley, Kalifornien. Es führt nicht klassifizierte wissenschaftliche Forschung durch und wird von der University of California verwaltet.
Originalquelle: Berkeley Pressemitteilung
