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Dunkle Energie - Warum hat es das Universum so eilig?

18.09.2012
Ein internationales Team von Astrophysikern, dem auch LMU-Forscher angehören, hat die weltweit stärkste Digitalkamera in Betrieb genommen. Sie soll helfen, die mysteriöse Dunkle Energie nachzuweisen - um eines der größten Rätsel der Physik zu lösen.

Das Universum expandiert immer schneller, obwohl die Gravitation diesen Prozess eigentlich verlangsamen müsste. Es ist ein zentrales Rätsel der Physik, das nun mit Hilfe der Dark Energy Camera gelöst werden soll. Das Gerät wurde vor wenigen Tagen auf einem Berggipfel in Chile in Betrieb genommen und hat bereits erste Aufnahmen mit durchgehend herausragender Auflösung geliefert.

Vorausgegangen sind diesem Erfolg acht Jahre Planung und Bauzeit im Fermi National Accelerator Laboratory im US-amerikanischen Batavia, Illinois - für die stärkste Digitalkamera der Welt.

Die Dark Energy Camera verfügt über beispiellose Sensitivität im tiefen Rotbereich des Lichts. Sie kann so mit jedem Schnappschuss mehr als 100.000 Galaxien in einer Entfernung von bis zu acht Milliarden Lichtjahren aufnehmen und dabei erstmals auch verschiedene Untersuchungsmethoden kombinieren. In erster Linie soll das Gerät zum Nachweis der Dunklen Energie beitragen. Diese mysteriöse Kraft gilt als Motor für die beschleunigte Ausdehnung des Universums - ist aber noch nicht zweifelsfrei bewiesen und in ihrer Natur weitgehend unverstanden.
Die Vermessung des Himmels

Nach einer ausgedehnten Testphase wird die internationale Dark Energy Survey collaboration, der neben Wissenschaftlern, Ingenieuren und Technikern auf drei Kontinenten auch mehrere LMU-Forscher angehören, voraussichtlich im Dezember die bisher größte Studie des Universums initiieren: Über fünf Jahre sollen bis zu 300 Millionen Galaxien, 100.000 Galaxienhaufen und 4.000 Supernovae nachgewiesen und vermessen werden. Ein Achtel des Himmels wird dann in Farbbildern abgebildet sein.

Die Kamera soll künftig auch eingesetzt werden, um etwa Asteroiden im Sonnensystem sowie die Ursprünge und das Schicksal des Universums zu untersuchen. Das spezielle Augenmerk der Forscher wird aber der Dunklen Energie gelten. Wichtige Vorarbeiten wurden hier vor Kurzem von einem Team um den LMU-Astrophysiker Dr. Tommaso Giannantonio veröffentlicht: Die Forscher berechneten, mit welcher Wahrscheinlichkeit es die Dunkle Energie überhaupt gibt - und kamen auf einen Wert von immerhin 99,996 Prozent.

Die Grundfeste der Physik überprüfen

Die detaillierte Analyse zeigte aber auch, dass noch nicht ausreichend Daten vorliegen. Weitere Untersuchungen, vornehmlich der nun geplante und umfassend angelegte Dark Energy Survey, könnten die nötigen Messungen und Abbildungen liefern. „Sie könnten entweder die allgemeine Relativität bestätigen - wozu auch die einfachste Art der Dunklen Energie gehört“, sagt Giannantonio. „Möglicherweise zeigen sie aber auch, dass wir ein völlig neues Verständnis davon bekommen müssen, wie die Gravitationskraft funktioniert, was letztlich vielleicht fast noch spannender wäre.“
Mehrere LMU-Forscher sind am Dark Energy Survey beteiligt. Dazu gehören Professor Joseph Mohr, der das Projekt 2003 mit initiiert hat, und mit einem weiteren Koordinator die Arbeitsgruppe leitet, die sich mit den Galaxienhaufen beschäftigen wird. Mohrs Arbeitsgruppe - und hier vor allem die Nachwuchswissenschaftler Daniel Grün, Dr. Kerstin Paech, Dr. Shantanu Desai und Dr. Jörg Dietrich - ist unter anderem aktiv und maßgeblich an der Inbetriebnahme der Dark Energy Camera beteiligt.

Professor Jochen Weller ist ebenfalls langjähriges Mitglied des Projekts. Er ist einer der beiden Leiter der Arbeitsgruppe, die an theoretischen Interpretationen und der Kombination der neuen Daten arbeiten wird. Weitere führende LMU-Forscher sind Professor Ralf Bender, Dr. Stella Seitz, Professor Andreas Burkert und Dr. Roberto Saglia. (suwe)

Der Dark Energy Survey wird vom U.S. Department of Energy, der US-amerikanischen National Science Foundation sowie verschiedenen Einrichtungen in UK, Spanien, Brasilien und der Schweiz sowie von den teilnehmenden Institutionen gefördert. In Deutschland sind dies die Universitätssternwarte der LMU und das Exzellenzcluster „Origin und Structure of the Universe“ an der TU München.
Weitere Informationen:
• Die ersten Aufnahmen der Dark Energy Camera:
http://www.fnal.gov/pub/presspass/press_releases/DES-DECam-201209-images.html or http://www.noao.edu/news/2012/pr1204.php.
• Gerät und dem zugehörigen Teleskop (englisch): http://www.ctio.noao.edu.
• Projekt und teilnehmende Institutionen: http://www.darkenergysurvey.org.
Publikation:
The significance of the integrated Sachs-Wolfe effect revisited
Tommaso Giannantonio et.al.
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, in Druck
Doi: 10.1111/j.1365-2966.2012.21896.x

Zusammenfassung der Arbeit (englisch):
http://www.ras.org.uk/news-and-press/219-news-2012/2167-dark-energy-is-real-say-portsmouth-astronomers

Ansprechpartner:
Professor Jochen Weller
Universitäts-Sternwarte der LMU
Telefon: +49 (0)89 2180 5976
E-Mail: jochen.weller@usm.uni-muenchen.de
web: http://www.usm.uni-muenchen.de/people/jweller/

Luise Dirscherl | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-muenchen.de
http://www.usm.uni-muenchen.de/people/jweller/

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