Auf der Suche nach dunkler Energie und dunkler Materie
Das Euclid-Weltraumteleskop der Europäischen Weltraumorganisation wird mit einer Infrarotkamera ausgestattet, um die Verteilung der Galaxien nachzuverfolgen und die kosmische Beschleunigung zu messen. Wissenschaftler gehen bislang davon aus, dass die beschleunigte Ausdehnung des Universums durch dunkle Energie angetrieben wird. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts DRKFRCS (Disambiguating the invisible universe) konzentrierten sich die Wissenschaftler darauf, ob die kosmologische Konstante das expandierende Universum beschreiben kann. Unabhängig von der Beschleunigung bietet die Kosmologie die Möglichkeit zu einer Überprüfung, in welchem Umfang die allgemeine Relativität in galaktischen Größenordnungen die Gravitation beschreibt. In den letzten Jahrzehnten sind zahlreiche Codes entwickelt worden, um die Boltzmanngleichung unter der Bedingung der Schwerkraft zu lösen. Die Ausgabe aller dieser Codes wird entweder verwendet, um kosmologische Parameter einzugrenzen oder Anfangsbedingungen für Simulationen von kleinmaßstäblicher Physik zu erzeugen. Das DRKFRCS-Team erweiterte CLASS (Cosmic Linear Anisotropy Solving System), um anhand aktueller Beobachtungsdaten Nebenbedingungen für modifizierte Gravitationsmodelle zu erhalten. Des Weiteren kann Horndeski in the Cosmic Linear Anisotropy Solving System (hi-class)(öffnet in neuem Fenster) zur Untersuchung relativistischer Effekte in äußerst großen Skalen angewandt werden. In dem im Juni 2016 veröffentlichten Code wurden Änderungen vorgenommen, um die Modellierung der Dynamik von Modellen der dunklen Energie zu ermöglichen, die zur Klasse der Horndeski-Theorien gehören. Bislang ist hi-class in der Entwicklung. Es werden neue Funktionen hinzugefügt, um Wahlmöglichkeiten unter den Modellen zu erweitern. Vor dem Ende von DRKFRCS entdeckten die Wissenschaftler eine unbekannte Verbindung zwischen Modellen der dunklen Energie, die sowohl für die allgemeine Relativität als auch Gravitationswellen Veränderungen bedeuten. Sie zeigten eine direkte Übereinstimmung zwischen dem Auftreten von anisotroper Spannung in kosmologischen Lösungen und einer Modifikation in der Ausbreitung von Gravitationswellen. Anisotrope Spannung ist häufig in Horndeski-Theorien sowie anderen allgemeinen Klassen von Modellen der erweiterten Gravitation zu beobachten. Im Einzelnen teilen sich auf diese Weise die Werte der beiden skalaren Gravitationspotenziale auf. Das Verhältnis der beiden Potenziale ist eine modellunabhängige Beobachtung, die Euclid mit hoher Genauigkeit messen können sollte. Überdies bahnen die Resultate des Projekts den Weg für eine völlig andere Erforschung - den Nachweis von Gravitationswellen zur Suche nach dunkler Energie.
Schlüsselbegriffe
dunkle Energie, dunkle Materie, kosmische Beschleunigung, DRKFRCS, Gravitationswellen
