Erste Ergebnisse aus dem Dark Energy Survey

Weekly Science Update – Übersetzt von Harald Horneff

(Originalartikel unter www.cfa.harvard.edu)

Das Dark Energy Survey (DES) Programm nutzt die Muster von kosmischen Strukturen, wie sie in der räumlichen Auflösung von hunderten Millionen Galaxien sichtbar sind, um die Natur der „Dunklen Energie“, der Quelle der kosmischen Beschleunigung, zu enträtseln. Seit ihrem Beginn im Jahr 2013 hat DES über zehn Prozent des Himmels mit einer Digitalkamera kartiert, die 570 Millionen Pixel und fünf optische Filter besitzt, die Galaxienfarben liefern, um Entfernungen aus der Rotverschiebung abzuschätzen. Astronomen vom CfA gehören zu einem Team von über 400 Wissenschaftlern in sieben Ländern, die an DES arbeiten und im vergangenen Jahr ihren ersten Datensatz veröffentlichten.

Kosmische Leerräume (sogenannte Voids) belegen einen Großteil des Volumens des Universums. Anders als Galaxiencluster und andere dichte Strukturen, die durch gravitative Effekte stark beeinflußt werden, erst recht mit Galaxienbildung in Verbindung stehende Prozesse, sind diese Voids die Regionen mit den niedrigsten Dichten im Universum und weisen eine relativ einfache Dynamik auf. Dies macht sie zu besonders einfachen Untersuchungsobjekten, um kosmologische Parameter einzugrenzen.

CfA-Astronom David James gehört zur DES-Kollaboration und ist einer der Koautoren einer neuen Arbeit, welche die erste Datenveröffentlichung analysierte, mit dem Ziel, die Beziehung zwischen Masse und Licht um kosmische Leerräume herum zu beschreiben. Die Wissenschaftler nutzten statistisch erstellte Modelle, um sowohl die 2-dimensionale Verteilung von Galaxien als auch deren 3-dimensionale Verteilung zu untersuchen, wobei sie letzteres durch Berechnung der Galaxienentfernungen aus deren photometrisch bestimmten Rotverschiebungen erhalten. Das Team stellt fest, daß beide Methoden gut miteinander und mit Modellen, in denen die Physik des Umfelds der Leerräume sehr einfach ist, übereinstimmen und in diesen Fällen der Betrag an ausgesandtem Licht direkt mit der Masse skaliert. Voids mit Durchmessern zwischen ungefähr einhundert und sechshundert Millionen Lichtjahren sagen zur Genüge zu, um Tests der Masse-Licht-Beziehung besser als zehn Prozent zu ermöglichen. Mit zukünftigen Beobachtungen sollte die verbesserte Statistik zweckdienliche neue Tests über die Vereinbarkeit von Schwerkraft und Allgemeiner Relativitätstheorie sowie Vorstellungen über Dunkle Materie ermöglichen.

Literatur:

„Dark Energy Survey Year 1 Results: The Relationship between Mass and Light around Cosmic Voids“

Y. Fang et al.

Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 490, 3573, 2019

oder

arXiv:1909.01386v2 [astro-ph.CO] 11 Nov 2019