Kozmoloji depremi! Karanlık enerji hiç yok mu?
Evrenimiz sıradan madde, karanlık madde ve karanlık enerjiden oluşur --dan beri
20. yüzyılın sonunda, astronomlar evrenin hızlandığını keşfettiklerinden beri, "karanlık enerji" kavramı uzun zamandır insanların kalplerinde derin bir şekilde kök salmıştır. Karanlık enerjinin varlığının doğrudan kanıtı, özel bir tür süpernovanın gözlemlenmesine ve araştırılmasına bağlıdır. Ancak bu tür araştırmaların ön koşulları tamamen yanlışsa, karanlık enerji hala var mı? Evren beklediğimizden farklı mı? Şimdi, Güney Kore'deki Yonsei Üniversitesi tarafından yapılan bir araştırma kozmolojinin temeline meydan okudu ...Yazar | Wu Fei
Nisan 1992'de bir gün, dolunayın parlak ışınları uzak yıldızlı gökyüzündeki ışığı gizlemeden önce, Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi'nden astrofizikçi Saul Perlmutter, bir ekibi İspanya'daki bir binayı taşımaya yönlendirdi. Palma Adası'ndaki teleskop uzak bir gökyüzünü hedef alıyor. Üç hafta önce yeni ay gecesi bu teleskop da aynı bölgeyi gösteriyordu. Perlmutter'ın yapması gereken, üç hafta arayla iki gözlem resminde "farkı bulmak". Bu sefer başardılar - ikinci resimde fazladan bir piksel vardı. Daha fazla analiz, bu noktanın tam olarak aradıkları şey olduğunu doğruladı: Ia süpernova yazın .
Bu iki resim Perlmutter ekibi tarafından 1995 yılında yapılan bir gözlemden alınmıştır. Sağdaki okla gösterilen parlak nokta bir Tip Ia süpernovayı temsil ediyor.
Standart mum ışığı
Sözde süpernova, evrimlerinin sonunda şiddetli bir şekilde patlayan yıldızlardır. Gökbilimciler için Tip Ia süpernovalarının özel bir statüsü vardır. Bu tür bir süpernovanın oluşumu, beyaz cüceler ve dev yıldızlardan oluşan ikili bir yıldız sistemi gerektirir: Beyaz cüce, dev yıldızdan hidrojeni emmeye devam ederken, sonunda boğulacak, içeride termonükleer füzyona neden olacak ve bir anda tüm evreni aydınlatmak için ışığı serbest bırakacaktır. İlginç bir şekilde, tüm Tip Ia süpernovalarının kütleleri aynıdır. 1.44 güneş kütlesi Patlama beklendiği gibi geldiğinde. Bu süpernovaların patladıkları zaman aynı en yüksek parlaklığa sahip olmaları tam olarak aynı kütleden dolayıdır.
Bu tür özellikler, Tip Ia süpernovalarının hayati bir görevi üstlenmesini sağlar: astronomlar için evrenin hareket yasalarını bulmak.
Bu resmi hayal etmek bizim için kolay: Önümüzde aynı özelliklere sahip bir sıra mum yanıyor Bu mumların alevleri aynı parlaklığa sahip, ancak bizden uzaklaştıkça gözlerimizde sönük oluyor. Benzer şekilde, bu Tip Ia süpernovaları aynı yasaya sahiptir. Astronomik terimlerle, Tip Ia süpernovalarının görünen parlaklığı (ve değişimleri), mesafe ile sıkı bir uyuşmaya sahiptir. Bu nedenle, " Standart mum ışığı ".
Ancak evrendeki gerçek durum bundan daha karmaşıktır. Evrenimiz durağan değil, 13.8 milyar yıl önceki Büyük Patlama'dan beri dışa doğru genişliyor. Başka bir deyişle, diğer tüm gök cisimleri bizden uzaklaşıyor. Doppler etkisine benzer şekilde, bizden uzaklaşan nesneler için, gördüğümüz ışığın dalga boyu uzar ve daha uzun dalga boylu kırmızı ışığa kayar. Bu fenomen Redshift .
Ama gök cismi bizden nasıl uzaklaşır? Hızlanıyor mu, yavaşlıyor mu yoksa aynı mı kalıyor?
Tip Ia süpernova cevabı verebilir. Görünür parlaklıkları mesafeye karşılık gelir ve kırmızıya kayma bizden uzaklaşan hızı temsil eder. Tip Ia süpernovalarının parlaklık ve kırmızıya kayma verilerini farklı mesafelerden elde edebilirsek, evrenin genişlemesinin bir haritasını çıkarabiliriz.
Gizemli itici güç
Perlmutter ekibi, bu ilişki sayesinde evrenin nasıl yavaşladığını ve genişlediğini açıklamayı umuyor. Evet, o zamanki bilim topluluğu, yerçekiminin varlığının gök cisimlerinin birbirini çekmesine neden olduğuna inanıyordu, bu nedenle evrenin genişlemesi yavaşlıyordu.
Bununla birlikte, uygun Tip Ia süpernovalarını gözlemlemek zordur. Yerel homojen olmamanın etkisinden kaçınmak için aradıkları süpernova, evrenin gözlemlenebilir yarıçapının 1 / 3'ünden daha fazladır. Bu nedenle, makalenin başında karşılaştırmalı gözlem yöntemini düşünmüşlerdir.
Bu gözlem yönteminin uygulanabilirliği doğrulandıktan sonra araştırma ekibi, Hubble Teleskobu da dahil olmak üzere bir dizi güçlü teleskop kullanma hakkını elde etti. 1997 yılı itibariyle 42 süpernova verisi gözlemlediler.
Ancak mesafe-kırmızıya kayma grafiğindeki veri noktalarının sayısı giderek artarken, araştırma ekibi beklenmedik bir sonuca vardı: Evren yavaşlamıyor ve genişlemiyor; tersine, evrenin kenarı bizden uzaklaşıyor.
1998'in başında, Perlmutter ekibi sonuçlarını halka açık bir şekilde yayınladı. Yaklaşık aynı zamanda rakipleri Brian Schmidt ve Adam Riess liderlik Ekip de aynı sonucu çıkardı. Bu şekilde, iki takımın sonuçları birbiriyle çelişerek 20. yüzyıla fiziğe ait sağlam bir son getirdi: Evrenimiz daha hızlı genişliyor .
Mevcut anlayışa göre, evrenin genişlemesi ilk günlerde yavaşladı ve yaklaşık 5 milyar yıl önce hızlanmaya başladı.
Yerçekimi gök cisimlerini içeri çekmeye çalışıyor, ancak evren daha hızlı genişliyor. Bu, evrenin genişlemesine neden olan bilinmeyen bir kuvvetin olması gerektiğini gösterir. Hiç kimse böyle bir gücün ne olduğundan emin olmasa da, gökbilimciler uygun bir isim tanımladılar: Karanlık enerji (Karanlık enerji).
Şimdi, bu sonuç uzun zamandır ana akım bilim topluluğunun fikir birliği haline geldi ve yukarıdaki üç fizikçi de 2011'i elde etti. Nobel Fizik Ödülü. Karanlık enerji, sıradan madde ve karanlık madde birlikte evrenimizi oluşturur ve karanlık enerji, evrenin toplam kütlesinin yaklaşık% 70'ini oluşturur.
Karanlık enerjinin ne olduğuna gelince, şu anda farklı görüşler var. Daha yaygın teorilerden biri, evrenin hızlandırılmış genişlemesine neden olan "karanlık enerjinin" vakum enerjisinden geldiğine inanıyor. Kuantum mekaniği teorisine göre, boşlukta çok sayıda sanal parçacık çifti vardır ve bunlar aynı anda üretildikten sonra bir anda birbirlerini yok ederler. Ortaya çıkan vakum, alanı dışa doğru iterek yerçekimini itme etkisine sahiptir.
O zamandan beri, başka çalışmalar da karanlık enerjinin varlığına dair farklı açılardan (kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu ve baryon akustik dalga salınımı gibi) dolaylı kanıtlar buldu, ancak bu kanıtlar kusurlu. Şimdiye kadar, karanlık enerji teorisini destekleyen en güçlü kanıt, hala evrenin hızlandırılmış genişlemesidir.
Parlaklık ve yaş
Ancak 2020'nin ilk haftasında Kara Enerji Binasının temeli sarsıldı.
Bu cesur sonuç Güney Kore'deki Yonsei Üniversitesi'nden geliyor liderlik Araştırma takımı.
Mesafe ölçümü için Tip Ia süpernovalarının neden "standart mum" olarak kullanılabileceğini hatırlıyor musunuz? Çünkü Tip Ia süpernovanın parlaklığı ve uzaklığı kesinlikle uyuşuyor. Bu sonuç, onlarca yıllık gözlemden elde edilen ampirik ilişkiye dayanmaktadır.
Ancak, önceki araştırmalar herhangi bir faktörü gözden kaçırdı mı? Bu son makalede, araştırma ekibi, Tip Ia süpernovalarının büyük ölçekli bir "devriye incelemesi" gerçekleştirdi.
Araştırma ekibi Şili'deki 2,5 metrelik Las Campanas teleskopunu ve Arizona'da bulunan 6,5 metrelik çok aynalı teleskopu kullanarak yaklaşık 60 galaksinin 9 yıllık yüksek kaliteli spektroskopik gözlemlerini ve gözlemlenen sinyal gürültüsünü gerçekleştirdi. Oran 175: 1'e ulaşır. Gözlem nesnelerinin seçimi de oldukça özeldir. Bu çalışma, yakın erken ev sahibi galaksilerin çoğundaki süpernovaları kapsıyor - bu ilk galaksiler doğru bir şekilde tarihlenebilir. Büyük miktarda gözlemsel veri, araştırmacılara daha önce gözden kaçan kuralları keşfetme fırsatı verir.
Sonunda, bu bilim adamları Astrophysical Journal'da yayınlanacak bir makalede şaşırtıcı sonuçlar yayınladılar: Bu süpernovaların mutlak parlaklığı yıldız grubunun yaşı ile ilgilidir. , İkisi arasında önemli bir ilişki vardır (genç süpernovalar daha düşük parlaklığa sahiptir). Bu sonucun güveni% 99,5'e ulaşıyor.
Bu sonuç sonraki çalışmalarla doğrulanırsa, bir astrofizik devrimi zorunludur. En doğrudan etki, Tip Ia süpernova "standart mum ışığı" olarak kullanılmaya devam ederse, araştırmacıların gözlemleri süpernovanın içinde bulunduğu yıldız grubunun yaşına göre düzeltmesi gerektiğidir.
Daha önemli soru, evrenin hızlandırılmış genişlemesi gibi Tip Ia süpernovalarından çıkarılan önceki sonuçlarla nasıl başa çıkılacağıdır? Açıkçası, bilim adamlarının bu sonuçları yeniden incelemeleri gerekiyor.
Karanlık enerji var mı?
Perlmutter'ın araştırmasını gözden geçirelim. Bir Tip Ia süpernovanın kırmızıya kayma derecesi onaylandı ve beklenenden daha sönük görünüyor. Bu fenomen için, önceki açıklama şudur: karanlık enerjinin varlığı, evrenin hızlandırılmış genişlemesini teşvik eder, bu nedenle süpernovanın mesafesi beklenenden daha uzaktır.
Ama şimdi, son araştırmalar tamamen yeni olanaklar sunuyor. Süpernovaların parlaklığının evrimini düşündüğümüzde, evrende önceden tahmin edilen hareket durumunun yeniden yazılması gerekiyor. Belki de evren hala hızlanan bir hızla genişliyor, ancak karanlık enerji oranının yeniden hesaplanması gerekiyor; veya daha cesurca, Evren hızlanmıyor ve karanlık enerji hiç yok Tüm bunlar yıldız grubunun yaşının farklı olmasından kaynaklanıyor.
Yazar, son araştırmada bu olasılığı da doğruladı: karanlık enerji gerçekten yoksa, benzer bir parlaklık-kırmızıya kayma eğrisi, yaşla birlikte yıldız parlaklığının evrimi yoluyla simüle edilebilir.
Yıldız parlaklığının yaşla birlikte evrimine göre (şekilde kırmızı eğri), benzer bir eğri de simüle edilebilir.
liderlik Bu son araştırma Genç -Profesör Wook Lee bir röportajda Carl Sagan'ın ünlü sözünden alıntı yaptı: "Sagan, 'olağanüstü sonuçlar olağanüstü kanıt gerektirir' dedi, ancak karanlık enerji için olağanüstü kanıtların var olup olmadığından emin değilim. , Süpernova kozmolojisi aracılığıyla speküle edilen karanlık enerji, yanlış öncüle dayalı bir yanılsama olabilir. "
Ancak her durumda, bu sonucun daha fazla takip çalışmasıyla test edilmesi gerekiyor. Ek olarak, süpernovadan elde edilen kanıtlara ek olarak, daha önce bahsedilen kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu gibi karanlık enerjinin başka dolaylı kanıtlarının da olduğunu unutmayın. Kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu, bize sıradan maddenin ve karanlık maddenin evrenin toplam enerjisini doldurmaya yetmediğini ve boş kısmın gizemli karanlık enerjiye ait olduğunu söylüyor. Son çalışmalar farklı açıklamalar önermesine rağmen, daha fazla takip çalışması zorunludur.
Sonunda, ortaya çıkan bu fikirler testlerden geçecek ve evrenin bileşimi ve hareketine dair anlayışımızı yeniden yazacak mı yoksa fizik tarihindeki çok sayıda "gişe rekorları kıran beyanlar" gibi mi olacak, sadece hızla unutulan bir sahne mi? Yakında cevabın açıklanacağına inanıyorum.
Orjinal kağıt:
Erken Tip Konak Galası xi es nın-nin Tip Ia Süpernova. II. Süpernova Kozmolojisinde Parlaklık Evrimi İçin Kanıt
https: // ar xi v.org/pdf/1912.04903.pdf
Referans bağlantısı:
https://phys.org/news/2020-01-evidence-key-assumption-discovery-dark.html
https: // www. nobelprize.org/prizes/physics/2011/perlmutter/biographic/
https: // www. nobelprize.org/uploads/2018/06/popular-physicsprize2011.pdf
https: // ar xi v.org/pdf/astro-ph/9505023.pdf
Bu makale şunlardan oluşmaktadır: WeChat kamu "Küresel Bilim" ( İD: huanqiukexue) Yetkilendirme ile yeniden yazdırın
Lütfen önce newmedia @ huanqiukexue ile iletişime geçin .com
Editör: Tim
