Karanlık enerji, evrenin hızlı genişlemesine neden olur mu? Sicim teorisi yardımcı olabilir mi?
Evren sürekli genişliyor, ancak tam genişleme oranı hala belirsiz. Şimdiye kadar sadece NASAnın Hubble Uzay Teleskobu ve diğer benzer aletlerle tahmin edilebilir. Ek olarak, son yıllarda Hubble kullanan gökbilimciler, evrenin genişleme oranını tahmin etmek için iki ana teknik arasındaki farkı ortaya çıkardılar. Esasen, Hubble Teleskobu tarafından toplanan veriler, evrenin, kozmik mikrodalga arkaplanının (CMB) gözlemlerinden elde edildiğinden çok daha hızlı genişlediğini gösteriyor.
Hubbleın genişlemesi olarak bilinen bu fark, fizik araştırmaları alanında artan bir ilgi uyandırdı, ancak şu ana kadar bu sorunu çözmeye yönelik girişimler başarısız oldu. Johns Hopkins Üniversitesi ve Swarthmore Koleji'nden araştırmacılar, Hubbleın şişkinliğini çözebilecek alternatif bir model önerdi ve test etti. Physical Review Letters'da yayınlanan bir araştırma makalesinde, araştırmacılar daha önce Marc Kamionkowski tarafından önerilen karanlık enerji modelini başarıyla uyguladılar. Başarısız olmasına rağmen, önceki Hubble şişkinliğini çözme girişimleri bize bir çözümün hangi özelliklere sahip olması gerektiği konusunda kaba bir fikir verdi.
Aynı zamanda, sicim teorisinin sonuçlarını, bir "aksiyom" un, yani özel fiziksel özelliklere sahip çok sayıda son derece hafif parçacığın varlığını öngören kozmolojik gözlemlenebilirlerle test etmek için çaba gösteriliyor. Bu parçacıkların fiziksel özelliklerinde basit bir değişiklik, onlara Hubble'ın genişlemesi bağlamında ihtiyaç duyulan özellikleri verebilir. Bu yüzden bilim adamları bu yönde ilerlemeye ve bu alternatif modeli test etmeye karar verdiler.
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Planck'ın CMB gözlemi ve SHOES H0 ölçümü gibi, daha önce toplanan verileri kullanan araştırmacılar, Hubble genişlemesine erken karanlık enerji (EDE) modelini uyguladılar. Karanlık enerji, evrenin enerji yoğunluğunun yaklaşık% 75'ini oluştursa da, karanlık enerji her zaman mevcut kozmolojik anlayışta bir gizem olmuştur.
1998'de Adam Riess, Brian Schmidt, Saul Perlmutter ve ekipleri bunu bir süpernova gözleminde ilk kez keşfettiler. EDE, kozmoloji bağlamında, bu parçacıkların şu anki karanlık enerjiden çok daha önce, karanlık enerjinin bileşenleri (yani negatif basınçlı bir sıvı) olduğu anlamına gelir. Bu parçacıklar, kozmik mikrodalga arka plan radyasyonunun fotonlarının yayılmasından önce ve sonra evrenin genişleme hızını değiştirdi, bu standart tahminden biraz daha yüksek (yaklaşık% 3). Çalışmada Poulin ve meslektaşları, EDE varlığında SPK'nın nasıl göründüğünü hesapladılar. Planck tarafından toplanan ve hesaplamalarda kullanılan verilerin doğruluğu düşünüldüğünde araştırmacıların öngörüleri oldukça detaylı.
Modelin tam olarak nasıl davranacağını, evrimleşeceğini ve dalgalanacağını ve evrendeki en eski ışığı - kozmik mikrodalga arka planı - nasıl etkileyeceğini tam olarak bulmak gerekir.Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu çok karmaşıktır ve şekli sayılarla hesaplanmalıdır, bu yüzden Bazı kodlar, kozmik mikrodalga arka plan radyasyonundan kozmolojik bilgi elde etmek için EDE'yi tanımlayan kodlar ekledi. Poulin, Karwal ve meslektaşları binlerce farklı kozmolojiyi örneklemek için bir süper bilgisayar kullandılar. Bu, mevcut kozmolojik gözlemler için en iyi kozmolojiyi belirlemelerine izin verdi ve bir EDE bileşimi de dahil olmak üzere bu yeni kozmolojik modelin Hubble'ın genişlemesini çözebileceğini keşfetti.
Özünde, araştırmacılar uzak geçmişte EDE tarafından üretilenler gibi evrenin genişleme oranındaki küçük bir değişikliğin Hubble genişleme ilişkisini çözebileceğini gözlemlediler. Araştırmada test edilen asıl model, doğada gerçekleştirilmemiş olan sözde bir oyuncak model olabilir. Bu sorun değil, çünkü kozmolojide asıl önemli olan, bu parçacık koleksiyonlarının dinamik özellikleridir (daha doğrusu, toplam enerji yoğunlukları ve basınçları), bireysel mikroskobik fiziksel özellikleri değil. Aslında araştırma sonuçlarının yayınlanmasından sonra, ortak özellikleri araştırmacılar tarafından önerilenlere benzeyen EDE'nin alternatif uygulamaları olmuştur.
Genel olarak araştırma, EDE'nin ne zaman ve ne ölçüde dinamik öneme sahip olması gerektiğine dair mevcut anlayışa katkıda bulunur, bu da sonuçta daha etkili kozmolojik modellerin geliştirilmesi için bilgi sağlayacaktır. Planck'ın verilerinin doğruluğu düşünüldüğünde, ilk günlerde evrenin enerji yoğunluğunun% 10'unu oluşturan bir sıvı, kozmik mikrodalga fon radyasyonunu önemli ölçüde etkilemez.Bu çok önemlidir, bu da çok sayıda sayısal hesaplama gerektirdiğini gösterir. Bu projenin ana sonucu, evrenin anormal gözlemlerinin yeni fiziği keşfetmemize yardımcı olabileceğidir. Bu araştırma, diğer araştırma gruplarına Hubble genişleme problemini çözmek için benzer EDE modellerini incelemeleri için ilham verdi.
EDE modelini geliştirmek ve anlamak için hala yapılması gereken çok sayıda araştırma çalışması var, ancak aynı zamanda Hubble'ın genişlemesine yönelik farklı çözümlerle de çok ilgileniyor. Araştırmacılar şimdi modeli daha ileri düzeyde test etmek için birkaç yöntem kullanmayı planlıyorlar, her şeyden önce onu EDE'nin özelliklerini mümkün olduğunca anlamak için kullanmak istiyorlar. Aslında, aralarından seçim yapabileceğiniz birçok EDE modeli olmasına rağmen, bu modellerin ürettiği çözünürlük, yeni modelin ürettiği çözünürlük kadar etkili değil. Anlamak istediğim şey, modelin neden daha iyi tahminler ürettiğidir, çünkü araştırmacıların bulguları verilerin EDE özelliklerine duyarlılığını vurgulamaktadır.
Ayrıca evrenin gözlemlenebilirlerinde bu parçacıkların ek özellikleri olup olmadığını görmek istiyorum.Örneğin, yeni nesil CMB deneylerinin (Simons Gözlemevi ve CMBS4 gibi) bu modeli süpernova gözlemlerinden bağımsız olarak test edebileceği anlaşıldı. Bu, insanların bu sıvının doğada var olduğunu belirsizlik olmadan bilebilecekleri anlamına gelir, ancak aynı zamanda bu modellerin galaksi gruplarının istatistiksel özelliklerini etkileyebileceğini ve bu konuda birçok gözlem yapıldığını da göstermektedir. Gelecekte, Öklid uydusu ve LSST teleskopu gibi uzay araçları tarafından toplanan yeni verileri kullanmak, bu araştırmacı grubu tarafından toplanan ölçüm verilerinin doğruluğunu ve kapsamını iyileştirebilir. Araştırmacılar, bu gözlemlerin EDE parmak izlerini de içerebileceğine inanıyor, ancak bu parmak izini doğru bir şekilde tahmin etmek için ek çalışma yapılması gerekiyor.
