Hochleistungs-Teleskop zur Erforschung der Ursprünge des Universums in Richtung 'erstes Licht': Das zweistöckige CLASS-Teleskop wird in Chile zusammengebaut | 2020

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Anonim

Teile des Cosmology Large Angular Scale Surveyor CLASS -Teleskops werden in Kürze in einen 40-Fuß-Container verpackt und nach Süden geschickt, wenn Wissenschaftler näher an die Beobachtung einer schwachen, alten elektromagnetischen Energie heranrücken, die den Himmel durchdringt und Hinweise darauf enthält, wie das Teleskop funktioniert Universum begann.

Charles L. Bennett, hundertjähriger Alumni-Professor für Physik und Astronomie und Johns Hopkins Gilman Scholar, ist der Projektleiter.

"Es wird großartig sein, uns auf das erste Licht vorzubereiten", sagte Bennett und bezog sich auf die ersten Teleskopbeobachtungen aus Chile, die voraussichtlich in diesem Winter gemacht werden. "Es ist nach 12 Jahren sehr aufregend", sagte er aus den ersten Diskussionen über das CLASS-Konzept.

"Wir freuen uns alle, dass alles zusammenkommt", sagte Tobias Marriage, Assistenzprofessor am Henry A. Rowland-Institut für Physik und Astronomie, der zusammen mit Bennett das CLASS-Projekt leitet.

Anfang und Mitte Oktober werden Professoren, Postdoktoranden und Studenten des Bloomberg Center for Physics and Astronomy zwei Container mit Teleskopstücken packen, die bei Johns Hopkins gebaut wurden. Das Teleskop wurde entwickelt, um subtile Muster im kosmischen Mikrowellenhintergrund (CMB) zu erkennen, einer Relikt-Wärmeenergie des über 13 Milliarden Jahre alten Universums heißer Kinder. Auf dem Seeweg, der Autobahn und der unbefestigten Straße werden die Teleskopteile eine sechswöchige Wanderung bis auf eine Höhe von etwa 17.000 Fuß in der Atacama-Wüste im Norden Chiles unternehmen.

Die Mitglieder des Johns Hopkins-Teams bauen dann das Teleskop wieder zusammen. Es ist etwa 30 Meter hoch und bestückt die Basis mit einem von vier Zylindern, die Detektoren enthalten, die das Signal empfangen sollen. In den nächsten zwei Jahren werden drei weitere Zylinder auf zwei Türmen montiert, damit das Instrument vier elektromagnetische Frequenzen erfassen und die Qualität der Beobachtungen verbessern kann.

Die Anzahl der Frequenzen ist Teil dessen, was das CLASS-Teleskop zum leistungsstärksten Instrument macht, das bisher auf dem kosmischen Mikrowellenhintergrund trainiert wurde. Das CMB wurde 1964 von zwei Amerikanern entdeckt, die später einen Nobelpreis für ihre Arbeit erhielten, und hat Wissenschaftlern eine Fülle von Informationen über das Universum geliefert, sagte Bennett.

Weil die Strahlung Milliarden von Jahren gebraucht hat, um uns zu erreichen, fängt der CMB tatsächlich einen Moment ein, als das 13,77 Milliarden Jahre alte Universum ungefähr 380.000 Jahre alt war.

Mit dem CLASS-Projekt sollen 70 Prozent des Himmels untersucht werden - der bislang größte Teil eines landgestützten Instruments -, um ein Polarisationsmuster im kosmischen Mikrowellenhintergrund nachzuweisen. Diese Beweise würden die vorherrschende Hypothese über die Ausdehnung des Universums auf die Probe stellen.

Dieser Begriff, bekannt als "Inflation", besagt, dass das Universum mit Quantenfluktuationen - zufälligen Energieänderungen - in einem Raum begann, der kleiner als ein Atom innerhalb der ersten Mikrosekunde des Lebens des Universums ist.

Wenn die Befürworter der "Inflation" richtig sind, haben diese Quantenfluktuationen Gravitationswellen erzeugt, die einen Fingerabdruck auf dem kosmischen Mikrowellenhintergrund hinterlassen haben. Die Markierung würde in diesem umfassenden Feld elektromagnetischer Strahlung als Muster oder Polarisation erscheinen.

Bennett hat einen großen Teil seiner Karriere dem Studium des kosmischen Mikrowellenhintergrunds gewidmet, zuerst als NASA-Wissenschaftler, dann bei Johns Hopkins. Er war Mitglied des Wissenschaftsteams für den Cosmic Background Explorer (COBE), einen NASA-Satelliten, der in den frühen 1990er Jahren die CMB maß. Später arbeitete er als Hauptforscher für die Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), eine Weltraummission der NASA, die den CMB kartierte.

CLASS geht einen weiteren Schritt in der instrumentellen Fähigkeit, die Geschichte des Universums zu untersuchen.

Bennett sagte, dass er in Vorträgen oft gefragt wird, wie es ist, dass Wissenschaftler so viel über das Universum wissen können - sein Alter, seine Expansionsrate und sein Aufbau aus dunkler Energie, kalter dunkler Materie und gewöhnlicher Materie. Als Antwort zeigt er auf den Gegenstand seines Lebenswerks, den kosmischen Mikrowellenhintergrund.

"Die Antwort ist, dass diese Strahlung ist, wie wir das alles wissen können", sagte Bennett. "Die Magie ist, dass diese Strahlung direkt aus dem frühen Universum zu uns kommt und wir sie betrachten können, was uns effektiv eine Zeitmaschine liefert."