Karanlık madde ve karanlık enerji ikame teorisi yine yanlış mı?
(Önceden tespit edilen nötron yıldızı birleşmesi - karanlık maddeye ve karanlık enerji ikame teorisine ölümcül bir darbe) Astrofizikçilere bugün evrendeki en büyük gizemin ne olduğunu sorarsanız, alacağınız en yaygın iki cevap karanlık madde ve karanlık olacaktır. enerji. Dünya hakkında bildiğimiz her şey, atomlar, evrenin enerji bütçesinin yalnızca yaklaşık% 5'ini oluşturan diğer temel parçacıklardan oluşur. Evrendeki enerjinin% 95'i karanlık madde ve karanlık enerjinin iki formunda mevcuttur, bunlar hiçbir zaman doğrudan tespit edilmemiştir veya mevcut evrenimizle ilgili bir sorun vardır.
Birleşmenin son anında, iki nötron yıldızı yalnızca kütleçekim dalgaları değil, elektromanyetik spektrumda felaket patlamaları da üretti. Işığın ve yerçekimi dalgalarının geliş süresindeki fark, evren hakkında çok şey öğrenmemizi sağlar. Telif hakkı: Warwick Üniversitesi / Mark Garlick
Bunlar ayrıntılı olarak incelenmiştir ve küçük fiziksel sonuçlara yol açabilecek birçok seçenek vardır. Birleşen nötron yıldızının ilk gözlemi ve yerçekimi dalgaları ve elektromanyetik spektruma gelen ışıktan gelen sinyaller ile bu seçeneklerin büyük bir kısmı dışlandı. Test sırasında hem karanlık madde hem de karanlık enerji, enerji varlığıyla tutarlıdır.
Bu, ultra karanlık füzyon dinamiklerine sahip bir galaksi grubu Abell 370. Yerçekimi kütlesi (esas olarak karanlık madde) mavi olarak çıkarılmıştır. Telif hakkı: NASA, ESA, D. Harvey (İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü), R. Massey (Durham Üniversitesi, İngiltere), Hubble SM4 ERO Ekibi ve ST-ECF
Astrofizik ve kozmolojide bazı önemli bulmacalar vardır, çözmek için karanlık madde ve karanlık enerji kullanılır. Karanlık madde için, bunlar esas olarak galaksilerin oluşumu, dönüşü ve bir araya toplanması ile ilgilidir; karanlık enerji için, evrenin genişleme hızı ve zaman içindeki değişimleri ile ilgilidir. Yerçekimi teorisinde uygun modifikasyonlar yaparsanız, bazı görünür nesneleri karanlık madde ve / veya karanlık enerji eklemeden değiştirebilirsiniz. Bu alternatifleri inceleyen kişiler, yeni tahmini karanlık madde / karanlık enerjiden farklı kılan ve test edilebilecek doğru değişikliği bulmayı umuyorlar.
Kozmik ağ karanlık madde tarafından yönlendirilir ve en büyük yapısı genişleme oranı ve karanlık enerji tarafından belirlenir. İpek boyunca uzanan küçük yapılar, elektromanyetik olarak etkileşen normal maddenin çökmesiyle oluşur. Telif hakkı: Ralf Kaehler, Oliver Hahn ve Tom Abel (KIPAC)
Ancak yerçekimini değiştirmek, ister karanlık maddenin yorumlanması ister karanlık enerjinin yorumlanması, çok dikkatli oynanması gereken bir oyundur. Einstein'ın genel görelilik teorisi oldukça titiz bir şekilde test edildi ve öngörüleri her seferinde doğrulandı. Yerçekimi kuvvetini değiştirirseniz, teoriyi de değiştirirsiniz, bu nedenle, daha önce yapılmış olan gözlemleri ve ölçümleri etkilemeyecek şekilde yapılmalıdır. Bu yüzden, iyi test edilmemiş bir sisteme girmenin birçok seçeneği vardır: yer çekiminin değişmesine izin veren hız. Einstein'ın teorisine göre, yerçekimi hızı ışık hızına eşittir. Ancak birçok alternatifte bu varsayım ayarlandı.
Resimdeki büyük ölçekli projeksiyon z = 0'dır ve 15 Mpc / s derinliğindeki en büyük küme üzerinde ortalanır. Karanlık madde yoğunluğundan (solda) gaz yoğunluğuna (sağda) geçişi gösterir. Evrenin geniş ölçekli yapısı, birçok değiştirilmiş yerçekimi girişimi olmasına rağmen karanlık madde ile açıklanamaz. Telif hakkı: Illustris Collaboration / Illustris Simulation
Karanlık enerji genellikle kozmolojik bir sabit olarak kabul edilir, yani ışığın hızı ve yerçekimi hızı sabittir (ve eşittir). Bunun yerine, alternatif formül biraz daha karmaşık bir şey, bir skaler alan veya bir dizi ek alan ekler. Bu, kovaryant Galileon, büyük yerçekimi, Einstein-Aether teorisi, Tevez, Hoava yerçekimi gibi genel bir karakteristik modelin bir modifikasyonudur. Çoğu durumda, skaler alanın genel göreliliğin standart "çekim" (tensör) alanıyla nasıl etkileşime girdiğine bağlıdır, bu nedenle yerçekiminin hızı ışık hızından veya zamanın hızından farklıdır. Ancak birleşen nötron yıldızından gelen gama ışınları ve yerçekimi dalgaları 1,7 saniyede ulaşır, bu da yerçekimi hızının ışık hızına eşit olması gerektiği anlamına gelir, bu da onda bir onda birdir.
Tüm kütlesiz parçacıklar, sırasıyla elektromanyetik, güçlü çekirdekler ve yerçekimi etkileşimleri taşıyan fotonlar, gluonlar ve yerçekimi dalgaları dahil olmak üzere ışık hızında hareket eder. GW170817'den gelen yerçekimi dalgalarının ve elektromanyetik dalgaların varış zamanı hemen hemen aynıdır ve bu çok önemlidir. Telif hakkı: NASA / Sonoma Eyalet Üniversitesi / Aurore Simonnet
Bu nedenle, standart karanlık enerjiye dayalı olarak, çok sayıda alternatif yöntem hariç tutulmuştur. Aslında, 1.7'lerde ışık sinyallerinin varış zamanındaki fark ve Dünya'dan 130 milyon ışıkyılı uzaklıkta yerçekimi dalgası sinyallerinin ihmal edilebilirliği, yerçekimi hızının zamanla değişemeyeceği, sistematik olarak ışık hızından daha yüksek veya daha düşük olamayacağı anlamına gelir. . Tensör yerçekimi teorisine bir skaler alan eklerseniz, iki genel etki elde edersiniz:
Genel olarak konuşursak, yerçekimi dalgalarının yayılma hızını değiştirebilen (artırabilen) aşırı bir tensör hızı terimi vardır. Evren genişledikçe, etkili Planck kütlesindeki değişiklikler yerçekimi dalgası sinyalinin sönümlemesini değiştirir. Işığın hızı ve yerçekimi hızı o kadar kesindir ki bu, bu tür bir düzeltmeye sahip tüm teorilerin oldukça kısıtlı olduğu ve bu tür modellerin çoğunun büyük ölçüde hariç tutulduğu anlamına gelir.
Yerçekimi dalgalarının ve elektromanyetik dalgaların varış zamanı nedeniyle, karanlık enerjiyi ortadan kaldırmaya çalışan birçok yerçekimi değişikliği ortadan kaldırılır. Telif hakkı: Jose María Ezquiaga ve Miguel Zumalacárregui, 'Dark Energy after GW170817'
Karanlık maddenin yerçekimini değiştirme girişimleri daha da kötüleşti. En yaygın değişiklik, kütle içeren uzay-zaman bölgesinin yerçekimi potansiyelini değiştiren, büyük nesneler arasındaki kuvvet yasasını değiştirmektir. Nesneler, fotonlar veya yerçekimi dalgaları gibi ışık hızında hareket ettiklerinde, o uzaydan geçerken, bu sinyaller genel görelilik kurallarına göre geciktirilir: Shapiro zaman gecikmesi. 130 milyon ışıkyılı uzaklıktan, standart karanlık madde modeli doğruysa, eklenen madde miktarı bu sinyali yaklaşık 3 yıl geciktirmelidir. Ancak yerçekimini değiştirmek için böyle bir yöntem kullanırsak, karanlık maddeden kurtulabiliriz ve bu, yerçekimi dalgalarının uzaydaki yayılma özelliklerini büyük ölçüde değiştirecektir.
Işık, yerçekimi dalgaları veya herhangi bir kütlesiz parçacık büyük miktarda madde içeren bir boşluktan geçtiğinde, uzay bozulur ve ışık yolu bükülerek varış zamanında bir gecikmeye neden olur. Gelişmiş yerçekimi teorilerinin çoğunda, ışık ve yerçekimi dalgalarının gecikmeleri farklıdır. Görsel telif hakkı: ALMA (ESO / NRAO / NAOJ), L. Calçada (ESO), Y. Hezaveh et al.
Bekensteinın TeVeS ve Moffatın MoG / skaler-tensör-vektör fikirleri gibi karanlık madde dışı düzeltme kütleçekim teorileri, farklı jeodezik hatlarda, yani farklı zaman ve uzayda yayılan yerçekimi dalgalarının karakteristiğine sahiptir. Yolun ardından fotonlar ve nötrinolar geliyor. Kısacası, yerçekimi dalgaları normal madde tarafından tanımlanan bir yol boyunca ilerlemeli, fotonlar ve nötrinolar ise etkili kütle ile tanımlanan bir yol boyunca ilerlemelidir: normal madde artı simüle edilmiş karanlık madde. Bu, fotonların ve yerçekimi dalgalarının varış zamanının, gözlemlenen 1,7 saniye yerine yaklaşık 800 gün farklı olmasını sağlar.
Yerçekimi dalgaları ve elektromanyetik sinyaller arasındaki korelasyonla, bu karanlık madde içermeyen sahneler bozuluyor.
Nötron yıldızlarının ve nötron yıldızlarının birleşmesi, ngc4993 ve ışık / yerçekimi dalgalarının yayılmasının neden olduğu nicemleme gecikmesi arasında gerçekleşti. Telif hakkı: Sibel Boran, Shantanu Desai, Emre Kahya ve Richard Woodard, 'GW170817 Karanlık Madde Emülatörlerini Tahrif Ediyor'
Yerçekimi dalgaları ve fotonlar (elektromanyetik dalgalar) uzaydan geçerken, uzayın eğriliğinden ve genişlemesinden etkilenirler. Diğer bir deyişle, kütleçekimsel genel görelilik teorisi kadar. Yerçekimi teorisi değiştirilirse - karanlık madde ve / veya karanlık enerjiye olan ihtiyacı ortadan kaldırmaya çalışırsa, o zaman yerçekimi dalgaları sadece madde / kütle kısmından etkilenecek ve modifikasyon etkisi fotonları ve diğer parçacıkları etkileyecektir. Birleşen nötron yıldızından gelen kütleçekim dalgaları ve ışık sinyalleri aynı anda geldikleri için, uzayda aynı hızda seyahat ederler ve aynı miktarda gecikirler: katrilyonda bir oranında. Bu doğruluk derecesi, karanlık maddenin yokluğunda gözden geçirilmiş yerçekimi teorisindeki önde gelen rakipleri dışlamak için yeterlidir.
Çeşitli çarpışan galaksi kümelerinin x-ışını (pembe) ve genel madde (mavi) görüntüleri, karanlık maddenin en güçlü kanıtı olan normal madde ile yerçekimi etkileri arasında net bir ayrım göstermektedir. Şimdi alternatif teorilerin o kadar dikkatli tasarlanması gerekiyor ki, birçok insan bunların oldukça saçma olduğunu düşünüyor. Görsel telif hakkı: X-ray: NASA / CXC / Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, İsviçre / D.Harvey NASA / CXC / Durham Univ / R.Massey; / Lensing Haritası: NASA, ESA, D. Harvey (Ecole Polytechnique Federale de Lozan, İsviçre) ve R.Massey (Durham Üniversitesi, İngiltere)
Yerel olmayan yerçekimi teorileri (yerçekimi etkileri ve kütle pozisyonları eşleşmez) veya yerçekimi dalgalarının ve elektromanyetik dalgaların iki farklı kuralı izlediği teorileri gibi yerçekimindeki değişiklikler için umut vaat eden bazı tasarlanmış modeller de vardır. Ancak bu fikirler bile yeni kütleçekimsel dalga gözlemlerimizle ciddi şekilde kısıtlanmış durumda, karanlık madde ve karanlık enerjinin etkisi altında daha sıkı ve daha sıkı olmaları gerekiyor ve artık uygun değiller. Düzeltilen yerçekimi henüz kaybolmadı. Ancak en büyük umutlarının çoğu suya düştü. Bununla birlikte, Einstein hala orijinal, değiştirilmemiş biçiminde varlığını sürdürüyor.
