NASA's Dark Energy Hunt combineert krachtige nieuwe tools en 2 missies

Donkere energie vormt bijna driekwart van het universum, waardoor de versnelling zich uitbreidt, maar de stof is nog steeds mysterieus voor wetenschappers die het bestuderen.

In de komende jaren heeft NASA plannen om deze krachtige kracht te onderzoeken met de nieuwe WFIRST-AFTA-missie en een sterke rol in de Euclid-missie van het European Space Agency.

"NASA heeft plannen voor een robuuste dark energy-portfolio in het komende decennium," zei Jason Rhodes van het NASA Jet Propulsion Laboratory tijdens een persconferentie op de april-bijeenkomst van de American Physics Society in Savannah, Georgia. [Zie geweldige foto's van een donkere energiecamera]

'Een statief van de wetenschap'

NASA's Wide-Field Infrared Survey Telescope-Astrophysics Focused Telescope Assets, of WFIRST-AFTA, zullen vijf sondes gebruiken om drie complementaire surveys uit te voeren in haar zoektocht om de aard van donkere energie te verduidelijken.

"WFIRST-AFTA is een survey-missie om de meest nauwkeurige metingen te doen aan de invloed van donkere energie en donkere materie op het universum", vertelde Neil Gehrels, WFIRST-projectwetenschapper van het Goddard Space Flight Center van NASA, aan profoundSpace.org.

Van type Ia worden supernova's gevormd door de explosie van een witte dwergster. Omdat deze krachtige ontploffingen allemaal dezelfde helderheid delen die kan worden bekeken in verre sterrenstelsels, worden ze beschouwd als 'standaardkaarsen' van de kosmologie. Het opnemen van hoe dim een ​​supernova verschijnt geeft een indicatie van hun afstand.

WFIRST-AFTA zal bijna 3.000 Type Ia supernova's onderzoeken om te bepalen hoe snel ze zich verwijderen van de Melkweg als gevolg van de uitbreiding van het universum. Wetenschappers denken dat donkere energie deze expansie aanstuurt.

"We kunnen nagaan hoe het universum sneller expandeert in het huidige tijdperk dan eerder in de geschiedenis van het universum en dat gebruiken om modellen van donkere energie te beperken," zei Gehrels.

De telescoop zal ook een High Latitude Imaging Survey uitvoeren om de effecten van structuren van donkere materie op het licht van verre sterrenstelsels te bepalen. Einstein voorspelde - en wetenschappers hebben vervolgens bevestigd - dat massieve structuren het licht buigen vanuit voorwerpen erachter, die dienen als een zwaartekrachtlens. Astronomen hebben dergelijke natuurlijke telescopen gebruikt die zijn gevormd door functies zoals massieve sterrenstelsels om voorwerpen in het universum te bestuderen.

Donkere materie werkt op dezelfde manier en buigt het licht van sterrenstelsels die erachter zitten. Door te zoeken naar kleine verstoringen van galactische vormen, laat WFIRST-AFTA wetenschappers toe om de verdeling van donkere materie langs de zichtlijnen te bepalen.

De derde dark energy survey die gepland is voor WFIRST-AFTA zal baryonische akoestische oscillaties of BAO's bestuderen. Rimpelingen van geluidsgolven overgebleven uit het vroege universum groeiden in de loop van de tijd uit tot de grotere structuren van het universum. Door nauwkeurig de positie en afstand van honderd miljoen sterrenstelsels te meten, zullen deze verstoringen in kaart worden gebracht om de evolutie van donkere energie in de tijd te bepalen.

De drie gratis enquêtes vormen samen een breed portret van donkere energie.

"De gecombineerde kracht van al deze sondes zal het beste inzicht geven in de donkere energie in het huidige universum en hoe het met de tijd is geëvolueerd toen het universum zich uitbreidde," zei Gehrels. "WFIRST-AFTA is het enige observatorium, ruimte of grond gebaseerd, dat al deze sondes combineert."

Gepland om in het midden van de 2020s te lanceren, zoekt WFIRST-AFTA niet alleen naar informatie over donkere energie. In plaats daarvan combineert het wat Gehrels 'een statief van de wetenschap' noemt. De telescoop beeldt ook planeten af ​​buiten het zonnestelsel en voert nabij-infraroodonderzoeken uit.

Euclid

Naast zijn eigen missie, zal NASA deelnemen aan de Euclid-missie van het European Space Agency. Vorig jaar nomineerde NASA 40 Amerikaanse wetenschappers om lid te worden van de 14 Amerikaanse wetenschappers die al deel uitmaken van het internationale Euclid Consortium, het team dat verantwoordelijk is voor de wetenschap, de gegevensproductie en de instrumenten voor de missie. NASA levert ook 16 infrarooddetectoren voor de telescoop.

Euclid's doel is om de aard van donkere energie en zijn rol in de uitbreiding van het universum te begrijpen. Om dit te doen, is het van plan om twee gratis sondes te gebruiken om het fenomeen te bestuderen. De eerste sonde bestudeert zwakke zwaartekrachtslensing, terwijl de tweede sondeert BAO's.

Euclides reed op het tweede Lagrange-punt en zal twee instrumenten gebruiken om een ​​groot deel van de hemel te bestuderen, vrij van het vervuilende licht van het zonnestelsel en de melkweg. Het zal ook twee "euclidische diepe velden" van het vroege universum waarnemen. [8 Baffling Astronomy Mysteries]

Van de ongeveer 10 miljard bronnen die Euclid wil observeren, zal meer dan 1 miljard worden bestudeerd voor zwakke lensvorming, terwijl tientallen miljoenen sterrenstelsels zullen worden gemeten voor clustering veroorzaakt door BAO's.

"WFIRST-AFTA en Euclid zullen aanvullende waarnemingen doen, waarbij WFIRST-AFTA zwakkere sterrenstelsels observeert en Euclides meer lucht observeert," zei Gehrels.

"De gecombineerde dataset zal veel groter en nauwkeuriger zijn dan enige andere BAO-meting."

In combinatie met observaties op de grond over verschillende golflengten, zouden de nieuwe waarnemingen die WFIRST-AFTA en Euclid zullen verkrijgen belangrijke inzichten moeten geven in donkere energie en de uitbreiding van het universum.

"De beste beperkingen voor donkere energie in de 2020s zullen komen van een combinatie van Euclid, WFIRST en op de grond gebaseerde gegevens," zei Rhodos.