Karanlık enerji – evrenin artan bir oranda genişlemesine neden olan her şeyi tanımlamak için kullanılan terim – evrenin en büyük gizemlerinden biridir. En yaygın olarak kabul edilen teori şu anda karanlık enerjinin sabit olduğunu ve boş alanın enerjisinin kozmik hızlanmayı yönlendirdiğini göstermektedir.
Bununla birlikte, geçen yıl, Karanlık Enerji Araştırması ve Karanlık Enerji Spektroskopik Enstrüman bulguları, karanlık enerjinin gerçekten gelişebileceğini ima ederek kozmoloji topluluğunda heyecan yarattı.
Chicago Üniversitesi Astronomi ve Astrofizik Emeritus Emeritus Josh Frieman, “Bu, karanlık enerjinin 100 yıl önce Einstein tarafından tanıtılan kozmolojik sabit değil, yeni, dinamik bir fenomen olduğuna dair ilk göstergemiz olacaktır.” Dedi.
Yayınlanan yeni bir makalede Fiziksel İnceleme DFrieman ve Anowar Shajib, NASA Hubble Bursu Programı Einstein Astronomi ve Astrofizik Dairesi Üyesi Uchicago’da, çok sayıda probtan gelen mevcut verileri birleştiriyor ve gelişen karanlık enerjinin dinamik modellerinin kozmolojik sabitten daha iyi açıklayabileceğini buluyor. Eğer öyleyse, modelleri, bir elektrondan daha küçük büyüklük sırası olan keşfedilmemiş bir parçacık olabilir.
Chicago Üniversitesi, Shajib ve Frieman ile makalelerinde açıklanan yeni modeller, bu sonuçların etkileri ve bir sonraki adım hakkında konuştu.
Evrenin çalışmasında karanlık enerji neden önemlidir?
Frieman: Artık evrende ne kadar karanlık enerjinin olduğunu tam olarak biliyoruz, ancak bunun ne olduğunu fiziksel olarak anlamamız yok. En basit hipotez, boş alanın kendisinin enerjisi olmasıdır, bu durumda zaman içinde değişmez olurdu, geçen yüzyılın başlarında Einstein, Lemaitre, De Sitter ve diğerlerine geri dönen bir kavram.
Evrenin% 70’inin ne olduğuna dair çok az fikrimiz olması ya da hiç olmadığı biraz utanç verici. Ve her neyse, evrenin gelecekteki evrimini belirleyecek.
Hangi son bulgular kozmologların karanlık enerjinin gelişebileceğini düşünmesine neden oldu?
SHAJIB: 1990’larda bazı gözlemsel tutarsızlıkları çözmek için keşfinden bu yana karanlık enerjinin dinamik doğasına ilgi olmasına rağmen, yakın zamana kadar, ana ve sağlam veri kümelerinin çoğu standart olarak kabul edilen gelişmeyen bir karanlık enerji modeli ile tutarlıydı.
Bununla birlikte, gelişen karanlık enerjiye olan ilgi geçen yıl, süpernova, baryon akustik salınım ve karanlık enerji anketinden, karanlık enerji spektroskopik enstrümanı ve planck deneylerinden kozmik mikrodalga arka plan verileri kombinasyonundan şiddetle yeniden canlandırıldı. Bu veri kümelerinin kombinasyonu, standart, gelişmeyen karanlık enerji modeli ile güçlü bir tutarsızlık gösterdi.
Frieman: Bu anketlerden elde edilen veriler, kozmik genişleme tarihini çıkarmamıza izin veriyor – evrenin geçmişte farklı dönemlerde nasıl genişlediği hızlı. Karanlık enerji zamanla gelişirse, bu tarih karanlık enerjinin sabit olması durumundan farklı olacaktır.
Kozmik genişleme geçmişi sonuçları, son birkaç milyar yıl boyunca, karanlık enerjinin yoğunluğunun yaklaşık%10 azaldığını – çok fazla ve diğer madde ve enerjinin yoğunluklarından çok daha az, ancak yine de önemli olduğunu göstermektedir.
Bu çalışmanın amacı neydi ve genel bulgular nelerdi?
Shajib ve Frieman: Bu çalışmanın amacı, bir fiziksel En son veri setleriyle gelişen karanlık enerji ve bu karşılaştırmadan karanlık enerjinin fiziksel özelliklerini çıkarmak için model.
Makalemizde, gelişen karanlık enerji için fizik tabanlı modelleri verilerle doğrudan karşılaştırıyoruz ve bu modellerin mevcut verileri standart, gelişmeyen karanlık enerji modelinden daha iyi tanımladığını buluyoruz.
Ayrıca, karanlık enerji spektroskopik enstrümanı ve Vera Rubin Gözlemevi Mirası Araştırması gibi, bu modellerin doğru olup olmadığını veya bunun yerine karanlık enerjinin gerçekten sabit olup olmadığını kesin olarak söyleyebileceğini gösteriyoruz.
Çalışmanızdaki yeni modeller neden mevcut modellere kıyasla karanlık enerjinin davranışını daha iyi açıklıyor?
Frieman: Bu modeller, akslar adı verilen varsayımsal parçacıkların parçacık fiziği teorilerine dayanmaktadır. Akslar ilk olarak 1970’lerde güçlü etkileşimlerin gözlemlenen bazı özelliklerini açıklamaya çalışan fizikçiler tarafından tahmin edildi. Bugün, akslar karanlık madde için makul adaylar olarak kabul ediliyor ve dünya çapında deneyler Fermi Lab ve Chicago Üniversitesi’ndeki fizikçiler de dahil olmak üzere aktif olarak onları arıyor.
Makalemizdeki modeller, aksinin karanlık bir madde değil, karanlık enerji olarak işlev görecek farklı, ultra hafif bir versiyonuna dayanmaktadır. Bu modellerde, karanlık enerji aslında, kozmik tarihin ilk birkaç milyar yılı için sabit olacaktır, ancak aks daha sonra gelişmeye başlar – dinlenmeden salınan ve yuvarlanmaya başlayan bir top gibi – ve yoğunluğu yavaş yavaş azalır, bu da verilerin tercih ettiği gibi.
Dolayısıyla veriler, doğada elektrondan yaklaşık 38 büyüklük daha hafif olan yeni bir parçacığın varlığını göstermektedir.
Bu bulguların kozmik genişlemeyi anlamaya yönelik etkileri nelerdir?
SHAJIB: Bu modellerde karanlık enerji yoğunluğu zamanla azalır. Karanlık enerji, evrenin hızlandırılmış genişlemesinin nedenidir, bu nedenle yoğunluğu azalırsa, hızlanma da zamanla azalacaktır.
Evrenin çok uzak geleceğini düşünürsek, karanlık enerjinin farklı özellikleri farklı sonuçlara yol açabilir. Bu sonuçların iki uç noktası, hızlandırılmış genişlemenin kendisinin her şeyi parçaladığı noktaya, atomları ve evrenin bir noktada genişlemeyi durdurduğu ve ters büyük bir patlama gibi görünecek olan büyük bir çatlaka hızlandığı büyük bir yırtıcıdır.
Modellerimiz, evrenin her iki aşırılıktan da kaçınacağını gösteriyor: milyarlarca yıl boyunca hızlandırılmış genişlemeye maruz kalacak ve soğuk, karanlık bir evren – büyük bir donma.
Bu sonuçlar hakkında sizi en çok heyecanlandıran nedir?
Frieman: 2003 yılında Dark Energy Survey üzerinde çalışmaya başladığımızda, amacımız sabit veya değişip değişmediğini belirlemek için karanlık enerjinin özelliklerini kısıtlamaktı.
Yirmi yıl boyunca veriler sabit olduğunu gösterdi. Neredeyse bu sorudan vazgeçtik çünkü veriler varsayımı sürekli olarak destekledi. Bununla birlikte, şimdi 20 yılı aşkın bir süredir karanlık enerjinin değişebileceğine dair ilk ipucumuz var ve eğer gelişiyorsa, temel fizik anlayışımızı değiştirecek yeni bir şey olmalı. Bu duygu başlangıçta nerede olduğumuzu anımsatıyor.
Yine de bu ipuçlarının yanlış olduğu ortaya çıkabilir, ancak bu soruyu cevaplamanın zirvesinde olabiliriz ve bu oldukça heyecan verici.
SHAJIB: Bu makale için, karanlık enerji anketinden, karanlık enerji spektroskopik enstrümanından, Sloan Dijital Gökyüzü Araştırması, zaman gecikmesi kozmografisi, Planck ve Atacama kozmolojisi teleskopundan-tüm ana veri setlerini topladık ve onları bugüne kadar en kısıtlı ölçümünü elde etmek için bunları birleştirdik.
Tüm bu ölçümler kapsamlı deneylerden gelir, bu nedenle bir bakıma kozmolojik topluluğun bir bütün olarak topladığı kolektif bilgiyi temsil ederler.
