Aus einer NRAO-Pressemitteilung:
Dunkle Energie ist das Etikett, das Wissenschaftler für die zunehmende Ausdehnung des Universums vergeben haben. Es wird angenommen, dass sie fast drei Viertel der Masse und Energie des Universums ausmacht. Physiker haben konkurrierende Theorien weiterentwickelt, um die Beschleunigung zu erklären, und glauben, dass der beste Weg, diese Theorien zu testen, darin besteht, großräumige kosmische Strukturen präzise zu messen. Eine neue Technik, die für das Green Bank Telescope (GBT) von Robert C. Byrd entwickelt wurde, hat Astronomen eine neue Möglichkeit gegeben, große kosmische Strukturen wie dunkle Energie abzubilden.
Es wird angenommen, dass Schallwellen in der Materie-Energie-Suppe des extrem frühen Universums nachweisbare Spuren in der großräumigen Verteilung von Galaxien im Universum hinterlassen haben. Die Forscher entwickelten einen Weg, solche Abdrücke zu messen, indem sie die Radioemission von Wasserstoffgas beobachteten. Ihre als Intensitätskartierung bezeichnete Technik könnte bei Anwendung auf größere Gebiete des Universums zeigen, wie sich eine solche großräumige Struktur in den letzten Milliarden Jahren verändert hat, und Aufschluss darüber geben, welche Theorie der Dunklen Energie am genauesten ist.
"Unser Projekt hat Wasserstoffgas auf größere kosmische Entfernungen als je zuvor abgebildet und zeigt, dass die von uns entwickelten Techniken verwendet werden können, um große Volumina des Universums in drei Dimensionen abzubilden und die konkurrierenden Theorien der Dunklen Energie zu testen", sagte Tzu-Ching Chang der Academia Sinica in Taiwan und der University of Toronto.
Um ihre Ergebnisse zu erhalten, untersuchten die Forscher mit dem GBT eine Himmelsregion, die zuvor vom Keck II-Teleskop in Hawaii im sichtbaren Licht detailliert vermessen worden war. Diese optische Untersuchung verwendete Spektroskopie, um die Standorte von Tausenden von Galaxien in drei Dimensionen abzubilden. Anstatt nach Wasserstoffgas in diesen einzelnen, entfernten Galaxien zu suchen - eine gewaltige Herausforderung, die über die technischen Möglichkeiten aktueller Instrumente hinausgeht - nutzte das Team die Intensitätskartierungstechnik, um die vom Wasserstoffgas emittierten Radiowellen in großen Mengen von Wasserstoffgas zu akkumulieren Raum einschließlich vieler Galaxien.
„Seit Beginn des 20. Jahrhunderts haben Astronomen die Expansion des Universums durch Beobachtung von Galaxien verfolgt. Unsere neue Technik ermöglicht es uns, den Schritt der Galaxienerkennung zu überspringen und Funkemissionen von tausend Galaxien gleichzeitig sowie das gesamte schwach leuchtende Material zwischen ihnen zu erfassen “, sagte Jeffrey Peterson von der Carnegie Mellon University.
Die Astronomen entwickelten auch neue Techniken, mit denen sowohl vom Menschen verursachte Funkstörungen als auch Funkemissionen, die durch nahegelegene astronomische Quellen verursacht wurden, beseitigt wurden, wobei nur die extrem schwachen Funkwellen zurückblieben, die vom sehr weit entfernten Wasserstoffgas kamen. Das Ergebnis war eine Karte eines Teils des „kosmischen Netzes“, die genau mit der Struktur korrelierte, die in der früheren optischen Studie gezeigt wurde. Das Team schlug erstmals 2008 seine Intensitätskartierungstechnik vor, und ihre GBT-Beobachtungen waren der erste Test der Idee.
"Diese Beobachtungen haben mehr Wasserstoffgas als der gesamte zuvor im Universum nachgewiesene Wasserstoff nachgewiesen und sind zehnmal weiter entfernt als jeder zuvor gesehene Wasserstoff, der Radiowellen emittiert", sagte Ue-Li Pen von der University of Toronto.
"Dies ist eine Demonstration einer wichtigen Technik, die für zukünftige Studien zur Entwicklung der großräumigen Struktur im Universum vielversprechend ist", sagte Chris Carilli, Chefwissenschaftler des National Radio Astronomy Observatory, der nicht Teil des Forschungsteams war.
Neben Chang, Peterson und Pen gehörte Kevin Bandura von der Carnegie Mellon University zum Forschungsteam. Die Wissenschaftler berichteten über ihre Arbeit in der 22. Juli-Ausgabe der Fachzeitschrift Nature.
