Bildnachweis: Hubble
Jüngste Erkenntnisse scheinen darauf hinzudeuten, dass sich die Expansion des Universums tatsächlich beschleunigt - eine Art „dunkle Energie“ drückt es auseinander. Astronomen, die Daten des Chandra-Röntgenobservatoriums verwenden, haben festgestellt, dass in verschiedenen galaktischen Clustern nicht genügend Materie (sowohl reguläre als auch dunkle Materie) vorhanden ist, um ihre Form und Position zu berücksichtigen. Daher muss etwas anderes eine Wirkung haben.
Das Universum scheint von einer unsichtbaren Kraft durchdrungen zu sein? dunkle Energie ? das drückt es schneller und schneller auseinander. Durch die Durchführung von Rotverschiebungsuntersuchungen von Galaxienhaufen hoffen die Astronomen, mehr über diese mysteriöse Kraft sowie über die Struktur und Geometrie des Universums zu erfahren.
"Galaxienhaufen bestehen aus Tausenden von Galaxien, die durch Gravitation in riesige Strukturen eingebunden sind", sagte Joseph Mohr, Professor für Astronomie an der Universität von Illinois. "Aufgrund der Expansion des Universums erscheinen die Cluster bei größeren Rotverschiebungen dichter, als das Universum jünger und dichter war."
Untersuchungen von Galaxienhaufen, die das Universum mit hoher Rotverschiebung untersuchen, können möglicherweise eine Fülle von Informationen über die Menge und Natur sowohl der Dunklen Materie als auch der Dunklen Energie liefern, sagte Mohr, der die Ergebnisse einer laufenden Untersuchung von Galaxienhaufen auf einem Treffen der American Physical Society, findet vom 20. bis 23. April in Albuquerque, New Mexico, statt.
"Bisher wurden Galaxienhaufen nur zur Untersuchung der dunklen Materie des Universums verwendet", sagte Mohr. "Wir würden die Gesamtmasse in einem Galaxienhaufen messen und dann den Massenanteil bestimmen, der gewöhnliche baryonische Materie ist."
Diese Messungen haben gezeigt, dass es nicht genügend baryonische und dunkle Materie gibt, um die Geometrie des Universums zu erklären. Astronomen glauben nun, dass sich das Universum mit immer größerer Geschwindigkeit ausdehnt und von einer mysteriösen dunklen Energie dominiert wird, die den Schub ausführen muss.
"Der nächste Schritt besteht darin, einige der Besonderheiten der Dunklen Energie herauszufinden, wie beispielsweise ihre Zustandsgleichung", sagte Mohr. "Durch die Abbildung der Rotverschiebungsverteilung von Galaxienhaufen sollten wir in der Lage sein, die Zustandsgleichung der Dunklen Energie zu messen, die einige wichtige Hinweise darauf liefert, was es ist und wie es entstanden ist."
Mohr verwendet Daten, die vom Chandra-Röntgenobservatorium der NASA gesammelt wurden, um Skalierungsbeziehungen zu untersuchen. wie das Verhältnis zwischen Masse und Leuchtkraft oder Größe? von Galaxienhaufen und wie sie sich mit Rotverschiebung ändern. "Es wird erwartet, dass sich diese Skalierungsbeziehungen mit Rotverschiebung entwickeln, was die zunehmende Dichte des Universums zu früheren Zeiten widerspiegelt", sagte Mohr.
Insbesondere Mohr? in Zusammenarbeit mit John Carlstrom von der University of Chicago und Wissenschaftlern von der University of California und dem Harvard Smithsonian Center for Astrophysics? untersucht den Effekt, den heiße Elektronen in Galaxienhaufen auf den kosmischen Mikrowellenhintergrund haben, das Nachleuchten des Urknalls.
Galaxienhaufen sind mit dunkler Materie, Galaxien und heißem Gas gefüllt. Elektronen im Gas streuen die Protonen und erzeugen Röntgenstrahlen. Die Emission von Röntgenstrahlen nimmt aufgrund der größeren Entfernungen mit höherer Rotverschiebung ab.
"Es besteht auch die Tendenz, dass die Elektronen einen Teil ihrer Energie an die Photonen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds abgeben, wodurch sich das Schwarzkörperspektrum leicht verschiebt", sagte Mohr. „Die daraus resultierende Verzerrung? genannt der Sunyaev-Zeldovich-Effekt? erscheint als kalter Fleck auf dem kosmischen Mikrowellenhintergrund bei bestimmten Frequenzen. Da dies jedoch eine Verzerrung im Spektrum darstellt, wird sie nicht wie Röntgenstrahlen mit der Entfernung dunkler. "
Durch den Vergleich der Röntgenemission und des Sunyaev-Zeldovich-Effekts kann Mohr selbst schwache Galaxienhaufen mit hoher Rotverschiebung untersuchen, die derzeit auf andere Weise nicht zugänglich sind. Solche Messungen, die die Rotverschiebungsverteilung, Struktur und räumliche Verteilung von Galaxienhaufen korrelieren, sollten die Zustandsgleichung der Dunklen Energie bestimmen und daher dazu beitragen, die Essenz der Dunklen Energie zu definieren.
"Im Rahmen unseres Standard-Szenarioszenarios liefern Galaxienuntersuchungen Messungen der Geometrie des Universums und der Natur der dunklen Materie und der dunklen Energie", sagte Mohr. "Um diese Untersuchungen richtig zu interpretieren, müssen wir zunächst verstehen, wie sich die Struktur von Galaxienhaufen ändert, wenn wir in der Zeit zurückblicken."
Originalquelle: UIUC-Pressemitteilung
