Gravitationslinsen in galaktischen Clustern wie Abell 370 helfen Wissenschaftlern, die Verteilung dunkler Materie zu messen.
Die Forscher hoffen, eines der mächtigsten Geheimnisse der Kosmologie zu verstehen und dessen Wirkung auf den galaktischen Haufen zu simulieren. Es geht um dunkle Energie. Es wird angenommen, dass es ihre Kraft ist, die das Universum schneller und schneller ausdehnen lässt. Das Problem ist, dass wir nichts über dunkle Energie wissen, außer dass es fast alles sein kann.
Interessanterweise hat die dunkle Energie dieselbe mysteriöse Schwester - dunkle Materie. Es ist eine unsichtbare Substanz, die sich um Galaxien ansammelt und verhindert, dass sie sich separat drehen, wodurch zusätzliche Schwerkraft entsteht. Die Entstehung eines Clusters konkurriert mit der Beschleunigung der Expansion durch dunkle Energie. Aber das Studium der Natur dieser Konfrontation wird Licht auf die dunkle Energie werfen.
Gravitationslinsen
In der modernen Welt besteht die einzige Möglichkeit, dunkle Materie zu beobachten, darin, nach Auswirkungen eines Gravitationseffekts auf eine andere Substanz oder ein anderes Licht zu suchen. Ein starkes Gravitationsfeld kann bei großen Entfernungen zu leichten Verzerrungen und Biegungen führen. Dieser Effekt wird als Gravitationslinseneffekt bezeichnet. Durch den Vergleich der Dunklen Materie in Teilen des Weltraums können Wissenschaftler feststellen, wie viele Cluster der Dunklen Materie existieren und wie sich die Dunkle Energie auf sie auswirkt. Der Zusammenhang zwischen Gravitationslinsen und der Ansammlung dunkler Materie wird jedoch nicht einfach sein. Um die Daten von Teleskopen zu interpretieren, müssen Sie sich auf die detaillierten kosmologischen Modelle beziehen - mathematische Darstellungen komplexer Systeme. Die Forscher befassen sich nun mit der Entwicklung eines solchen Modells, das eine ausreichende Genauigkeit aufweisen sollte, um verschiedene Hypothesen über die Dunkle Energie zu testen.
Fünfte Kraft
Eine der exotischen Theorien ist, dass dunkle Energie das Ergebnis der noch unerforschten fünften Kraft ist (die anderen vier sind: Schwerkraft, Elektromagnetismus, starke und schwache Kernkräfte in Atomen). Die häufigste Hypothese wird jedoch als die kosmologische Konstante bezeichnet, die Albert Einstein im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie aufgestellt hat. Es wird angenommen, dass dies ein allgegenwärtiges Meer virtueller Teilchen ist, die im Universum ständig erscheinen und verschwinden.
Um Einsteins Hypothese auszuschließen, muss bewiesen werden, dass dunkle Materie nichts Dauerhaftes ist. Dieses Ziel wird im EDECS-Projekt verfolgt. Anstatt den Prozess der Erzeugung eines Clusters von Gravitationslinsen zu modellieren, beginnt alles mit einer dynamischen (nicht konstanten) Hypothese über die Dunkle Energie. Infolgedessen werden Wissenschaftler versuchen, vorherzusagen, wie dunkle Materie kondensieren würde (wenn die Idee funktioniert).
Annäherung an die Grenzen
Es gibt endlose Wege dunkler Energie, die sich in Raum und Zeit verwandeln können, obwohl wir durch Beobachtungen viele Theorien ausschließen konnten. Nun wird der Fokus auf dynamische Dunkle Energie verlagert. Eine Simulation, die die Entwicklung zahlreicher Teilchen der „dunklen Materie“ des N-Körpers verfolgt, erfordert, dass Supercomputer über lange Zeiträume arbeiten.
Das neue Modell sagt voraus, dass die dunkle Energie, die sich im Laufe der Zeit entwickelt, die Ansammlung von dunkler Materie beeinflussen sollte. Dies ändert wiederum die Effizienz, mit der Galaxien gebildet werden. Prognosen können mit Teleskopen wie LSST (Chile), SKA (Australien und Südafrika) sowie Euklid- und WFIRST-Missionen (IR-Teleskop) getestet werden. Wenn sich dunkle Energie als dynamisches Phänomen herausstellt, wird dies die Kosmologie und unser Verständnis der fundamentalen Physik stark beeinflussen.
