Sterrekunde

Kan die afnemende energie van die CMBR die bron van donker energie wees?

Kan die afnemende energie van die CMBR die bron van donker energie wees?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Daar is net vir my gesê dat die CMBR-energie mettertyd verminder. Kan dit wees dat die verlore energie op een of ander manier oorgedra word na ruimtetyd, wat die uitbreiding laat versnel?


Nee - die afnemende energie in die CMB is al goed gemodelleer in die Friedmann-vergelykings. Die term in die digtheidsparameter wat eweredig is aan $ a ^ {- 4} $ is die bydrae van stralingsenergiedigtheid tot die evolusie van die heelal, die term eweredig aan $ a ^ {- 3} $ is materie-digtheid (meestal donker , maar sluit gewone materie in), $ a ^ {- 2} $ is die bydrae van die kromming van ruimtetyd self, en die term sonder enige faktore van $ a $ is die bydrae van donker energie. Die grootte van die stralingsdigtheid is vandag al 'n klein fraksie van die materiaaldigtheid (ongeveer 0,03% van die materiaaldigtheid, 0,01% van die digtheid van die heelal in die algemeen - gewone materie is ongeveer 5%).

Die laaste keer dat die energiedigtheid in die bestralingsvelde dieselfde grootte was as wat in die materievelde was, was ongeveer $ z = 3,300 $.

Ek stem ook nie saam met @ J. Chomel se antwoord nie - die energie wat in die stralingsveld gestoor word, neem af. Dan skaal die energiedigtheid in die stralingsveld soos $ a ^ {- 4} $, en die volume word soos $ a ^ 3 $. Aangesien die totale energie die energiedigtheid maal die volume is, skaal die totale energie soos $ a ^ {- 1} $, net soos u sou verwag met die aantal fotone wat vasgestel is, maar die energie in elke foton skaal as $ a ^ {-1} $ namate die golflengte toeneem.


Het Einstein net verkeerd bewys deur 'n donker energie-ontdekking? Nie heeltemaal nie.

Die grootste sterrestelselopname wat ooit gemaak is, dui daarop dat ons kosmos nie so klonterig is soos dit moes wees nie. Die gebrek aan onhandigheid kan beteken dat daar 'n verskil is met Einstein s'n teorie van algemene relatiwiteit, wat wetenskaplikes gebruik om te verstaan ​​hoe die strukture in ons heelal oor 13 miljard jaar ontwikkel het.

"As hierdie ongelykheid waar is, dan was Einstein miskien verkeerd," het Niall Jeffrey, een van die medeleiers van die Dark Energy Survey (DES) en kosmoloog by École Normale Supérieure, in Parys gesê. aan BBC News gesê

Die DES-span het 'n katalogus van honderde miljoene sterrestelsels saamgestel en klein vervormings in die vorms van die sterrestelsels gebruik om die belangrike statistieke van die heelal te meet. Byna al die metings bevestig die heersende Groot ontploffing model van kosmologie, waarin al die heelal se materie uitgebrei het vanaf 'n verbasend warm, ongelooflike klein punt.

Maar een van die metings en die ongemak van materie en mdash was 'n bietjie af. As die heelal gladder is as gedink, sou dit beteken dat ons begrip van hoe strukture in die heelal ontwikkel, wat gebaseer is op Einstein se algemene relatiwiteitsteorie, verkeerd sou wees.

Terwyl sommige nuusopskrifte reeds verkondig dat Einstein verkeerd was en fisici hul modelle moes hersien, is die werklikheid baie meer genuanseer. Dit is omdat die verskil nog nie 'n statistiese slam dunk is nie.


Verdere leeswerk

Onthou, as u 'n nuusberig sien wat aandag kan verdien, laat weet ons dit! (Let wel: as die verhaal afkomstig is van Associated Press, FOX News, MSNBC, die New York Times, of 'n ander groot nasionale media, sal ons heel waarskynlik al daarvan gehoor het.) En dank aan al ons lesers wat goeie nuuswenke aan ons voorgelê het. As jy nie al die nuutste gevang het nie Nuus om te weet, waarom kyk jy nie wat jy gemis het nie?

(Let daarop dat skakels direk na die bron sal lei. Antwoorde in Genesis is nie verantwoordelik vir inhoud op die webwerwe waarna ons verwys nie. Raadpleeg ons privaatheidsbeleid vir meer inligting.)


Donker energie vs donker saak

Daar is geen wêreldwye behoue ​​energie in 'n groeiende heelal nie. Kyk hier:

Streng gesproke, aangesien ons heelal in ons beste huidige model ruimtelik oneindig is, sou die & kwototale energie & quot van ons heelal ook oneindig wees. Maar selfs in 'n eindig heelal met donker energie (byvoorbeeld 'n ruimtelike geslote FRW ruimtetyd met 'n positiewe kosmologiese konstante), sou die & kwototale energie & quot (donker energiedigtheid geïntegreer oor ruimtelike volume) mettertyd verander, en dit is te verwagte.

Natuurlik is die oorsprong van donker energie 'n ope vraag. Ek dink die heersende opinie in die hoofstroom is dat dit verklaar moet word as energie van vakuum. Volgens die kwantumveldteorie bestaan ​​daar selfs in vakuum veldskommelings as gevolg van die Heisenberg-onsekerheidsbeginsel. Natuurlik sou 'n mens dink dat die energie van hierdie skommelinge die bron van donker energie kan wees wat in die kosmologie waargeneem word. Daar is egter 'n enorme verskil tussen die waargenome waarde van donker energie (aka kosmologiese konstante) en die teoretiese waarde wat uit QFT kom. Die voorspelde waarde is 120 bestellings hoër as in vergelyking met die waargenome waarde.
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Cosmological_constant_problem

Dit is dus duidelik dat ons nog nie 'n bevredigende verduideliking het nie. Miskien sal ons dit nie weet voordat ons 'n volledige teorie oor kwantumgravitasie het nie

@ PeterDonis Ok, so jy sê skalaarvelde kan dit doen, IIRC voorbeelde van bekende skalaarvelde is ook die B-veld (staties), E-veld (staties), EM-veld, swaartekrag, ander?
Kan die E-, B-, EM- of swaartekragvelde iets soortgelyks doen as wat met die donker / vakuum-energie gebeur?

Laat ek nog een ding vra met betrekking tot die onderwerp wat hierby kom, gewoonlik assosieer ons 'n veld met 'n bron, soos die E-veld, en dit is die bronlading of swaartekrag en massa, so soos ek my in gewone omstandighede voorstel as ek 'n voorwerp het het lading en massa, dit is 'n bron vir beide E-veld en swaartekrag
Wat is die bron vir donker / vakuum-energie?
Is die bron van nou af bekend of hipoteties?

Dit lyk asof die bron van donker energie in teenstelling met materie en die velde wat verband hou met materie oral gelyk en fundamenteel gekoppel is aan ruimtetyd.


Donker energie

In die laat negentigerjare het sterrekundiges bewyse gevind dat die uitbreiding van die heelal nie vertraag as gevolg van swaartekrag soos verwag nie. In plaas daarvan het die uitbreidingsnelheid toegeneem. Iets moes hierdie versnelde heelal dryf, en deels as gevolg van sy onbekende aard, word hierdie & ldquosomething & rdquo donker energie genoem.

Hubble speel 'n belangrike rol in die verifiëring, karakterisering en beperking van donker energie. Beide Hubble- en grondwaarnemings meet 'n spesiale soort sterreontploffing, 'n wit dwerg-supernova, om akkurate afstande tot sterrestelsels te meet.

Binne die Hubble Deep Field-North-streek het sterrekundiges 'n vlaag van die lig van een van die verste supernovas ooit gesien. In 'n nabye aansig van die streek (links) wys 'n wit pyl na 'n dowwe elliptiese vorm, die tuiste van die ontploffende SN 1997ff. Die supernova self (regs) word onderskei deur die wit punt in die middel. Krediet: NASA, Adam Riess (STScI) NUUSVRYSTELLING: 2001-09 & gt

'N Sterrestelsel wat 'n miljard ligjare weg is, bied 'n datapunt vir die heelal soos dit 'n miljard jaar gelede was. Terwyl die heelal uitbrei, word die lig wat vanaf die verre sterrestelsels (en hul supernovas) na die aarde beweeg, uitgestrek tot langer golflengtes en 'n verskynsel genoem kosmologiese rooi verskuiwing. Die kosmologiese rooi verskuiwings van sterrestelsels op verskillende afstande bied 'n geskiedenis van die uitbreiding van die heelal oor tyd.

Slegs Hubble het die voorneme gehad om hierdie waarnemings uit te brei na baie verre sterrestelsels. Die ontdekking van die supernova 1997ff, ongeveer 10 miljard ligjare weg, het bewys gelewer vir donker energie.

Ongeveer halfpad in die heelal en die geskiedenis van die geskiedenis en 'n paar miljard jaar gelede mdash en die donker energie het dominant geword en die uitbreiding het versnel. Terwyl grondstudies hierdie versnelde periode gemeet het, het die Hubble & rsquos-waarneming van 1997ff teruggestrek tot die vertraagde deel van die uitbreiding. Hierdie verskuiwing tussen twee verskillende tydperke van die heelal & mdash 'n verandering van 'n vertragende heelal na 'n versnellende heelal & mdash het getoon dat daar donker energie bestaan.

Hubble het voortgegaan om die aard van donker energie te ondersoek met waarnemings soos die Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS), wat gestruktureer is om verre supernovas te help ontdek.

Die 42 supernovas wat Hubble gevind het, het nie net die gevolgtrekkings oor donker energie verstewig nie, maar ook die moontlike verklarings daarvan begin beperk. Later het Hubble-resultate geïdentifiseer hoe vroeg in die heelal donker energie die uitbreiding begin beïnvloed het, asook die huidige uitbreidingstempo beperk het.

Die siening wat na vore gekom het, was dat donker energie ooreenstem met die stadige, bestendige krag van die kosmologiese konstante van Einstein & rsquos, 'n konsep wat die fisikus aanvanklik in sy vergelykings ingevoer het om te voorkom dat sy teoretiese heelal ineenstort, en later teruggetrek het toe die uitbreiding van die heelal ontdek. Maar in plaas daarvan om die heelal in 'n bestendige toestand te hou, stoot donker energie na buite om die heelal al hoe vinniger uit te brei. Die ontdekking van donker energie is in 2011 deur die Nobelprys vir Fisika erken.

Sterrekundiges weet nou dat daar veel meer in die heelal is as wat met die oog gesien word. Die normale en nie-helder materie vorm ongeveer 4 persent van die totale massa en energiedigtheid van die heelal. Donker materie, wat geen lig uitstraal nie en nie direk waargeneem kan word nie, beslaan nog 24 persent van die totaal, terwyl donker energie met ongeveer 72 persent oorheers. Die grootste deel van die heelal is onbekend en slegs indirek bespeur. Ons kan die gevolge daarvan op sterrestelsels en die uitbreiding van die heelal sien, maar ons moet nog die onderliggende bron identifiseer. Dit lyk miskien ontstellend, maar vir 'n wetenskaplike is dit opwindend. Daar is nog wonderlike raaisels om te verken en op te los!


Antwoorde en antwoorde

& quotDonker energie & quot is 'n aantreklike naam vir iets waarvan ons nie bewyse het dat dit 'n energie is nie.
Dit kan geneig wees om mense te verwar en te mislei om die woord & quotenergy & quot in hierdie konteks te gebruik.

Daar is geen bewyse dat ruimte 'n wesenlike stof is nie. Basies praat ons hieroor meetkunde en die voorgestelde vergelykings rakende die ontwikkeling en verandering daarvan.

Dit is belangrik om 'n tradisionele Griekse idee van meetkunde nie as vanselfsprekend te aanvaar nie. Ons het ontdek dat dit volgens sy eie wet verander. Ons het geen reg om aan te neem dat hoeke van 'n driehoek altyd 180 optel nie. Die rede waarom dit in sommige omstandighede gebeur en nie in ander nie, word verklaar deur die aanvaarde wet van meetkunde. Ons het geen reg om aan te neem dat afstande sodra dit begin toeneem nie. sal nie aanhou toeneem nie (selfs al was & quotdonker energie & quot of die kosmologiese krommingskonstante nul). Die geleidelike veranderinge in die toename is volgens die aanvaarde wet van meetkunde.

Ons weet nie dat die wet absoluut korrek is nie. Dit is bloot die beste (mees presiese, wyd toepaslike, eenvoudige, betroubare) meetkundige wet wat ons tot dusver gehad het. Dit werk.
Dit kan wel eendag verbeter word, maar dit word voorlopig aanvaar. Dit het 'n krommingskonstante in. Daar is tot dusver geen oortuigende bewyse wat hierdie konstante toeskryf aan 'n & kwotenergie & quot. Die waarnemingsbewyse loop andersom - dat dit eenvoudig 'n konstante natuur is, soos ander basiese fisiese konstantes. Ons sal moet wag en sien.

Die kosmologiese konstante Lambda (wat sommige mense & donker energie & quot noem) het tot dusver 'n baie geringe rol gespeel. Al sou die konstante nul wees, sou die meetkunde steeds uitbrei. Die geestelike beeld wat u bied om iets in die ruimte te pomp om dit te laat uitbrei, is nie 'n baie goeie geestelike beeld nie. Meetkunde brei uit, want dit is wat baie oplossings vir die GR-vergelyking doen, en ons is toevallig in een van die uitbreidende oplossings. Die vergelyking bevat 'n natuurlike neiging dat prosesse soos hierdie voortgaan (alhoewel die tempo geleidelik kan verander) sonder enige invoer van buite.

Kyk gerus na 'n artikel genaamd & quotWhyWat al hierdie vooroordele teen 'n konstante? & Quot deur Rovelli.
Google net & quotprejudices rovelli & quot en jy moet dit kry. Laat weet my as dit nie werk nie.


Fokusvlakafdeling.png

Die DESI-instrument is op die Nicholas U. Mayall 4-meter-teleskoop by Kitt Peak National Observatory geïnstalleer, 'n program van die National Science Foundation (NSF) se NOIRLab, wat die Departement van Energie in staat gestel het om die Mayall-teleskoop vir die DESI-opname te gebruik. Die instrument bevat nuwe optika wat die sigveld van die teleskoop vergroot en bevat 5 000 roboties beheerde optiese vesels om spektroskopiese data van 'n gelyke aantal voorwerpe in die gesigsveld van die teleskoop in te samel.

"Ons gebruik nie die grootste teleskope nie," sê David Schlegel, Berkeley Lab, wat DESI-projekwetenskaplike is. "Dit is dat die instrumente beter en baie veelvoudig is, wat beteken dat ons die lig van baie verskillende voorwerpe tegelykertyd kan vasvang."

In werklikheid wys die teleskoop letterlik op 5 000 verskillende sterrestelsels gelyktydig, het Schlegel gesê. Op 'n gegewe nag, verduidelik hy, terwyl die teleskoop in 'n teikenposisie beweeg, dat die optiese vesels in lyn is om lig uit sterrestelsels te versamel terwyl dit van die teleskoopspieël weerkaats word. Van daar af word die lig in 'n groep spektrograwe en CCD-kameras gevoer vir verdere verwerking en bestudering.

"Dit is regtig 'n fabriek wat ons het - 'n spektrafabriek," het Christophe Yeche, ook kosmoloog by CEA, gesê. 'Ons kan elke 20 minute 5 000 spektra versamel. In 'n goeie nag versamel ons spektra van ongeveer 150 000 voorwerpe. '

"Maar dit is nie net die instrumenthardeware wat ons tot hiertoe gebring het nie; dit is ook die instrumentesagteware, DESI se sentrale senuweestelsel," het Klaus Honscheid, 'n professor in fisika aan die Ohio State University, wat die ontwerp van die DESI-instrumentbeheer en -monitering gelei het, gesê. stelsels. Hy gee erkenning aan talle mense in sy groep en regoor die wêreld wat duisende komponente van DESI se komponente gebou en getoets het, waarvan die meeste uniek is aan die instrument.

Spectra wat deur DESI versamel word, is die komponente van die lig wat ooreenstem met die kleure van die reënboog. Hul kenmerke, insluitend golflengte, openbaar inligting soos die chemiese samestelling van voorwerpe wat waargeneem word, asook inligting oor hul relatiewe afstand en snelheid.

Namate die heelal uitbrei, beweeg sterrestelsels van mekaar af weg, en hul lig word verskuif na langer, rooier golflengtes. Hoe verder die sterrestelsel is, hoe groter is die rooi verskuiwing. Deur sterrestelsels se rooiverskuiwings te meet, sal DESI-navorsers 'n 3D-kaart van die heelal skep. Die gedetailleerde verspreiding van sterrestelsels op die kaart sal na verwagting nuwe insigte lewer oor die invloed en aard van donker energie.

"Donker energie is een van die belangrikste wetenskaplike dryfvere vir DESI," sê mede-woordvoerder van die projek, Kyle Dawson, 'n professor in fisika en sterrekunde aan die Universiteit van Utah. "Die doel is nie soseer om uit te vind hoeveel daar is nie - ons weet dat ongeveer 70% van die energie in die heelal vandag donker energie is - maar om die eienskappe daarvan te bestudeer."

Die heelal brei uit teen 'n tempo wat bepaal word deur sy totale energie-inhoud, verduidelik Dawson. Terwyl die DESI-instrument in ruimte en tyd uitkyk, het hy gesê: 'Ons kan vandag, gister, 1 miljard jaar gelede, 2 miljard jaar gelede, letterlik kiekies neem - so ver as moontlik terug in die tyd. Ons kan dan die energie-inhoud in hierdie kiekies uitvind en sien hoe dit ontwikkel. ”

Jim Siegrist, mededirekteur vir hoë-energie-fisika by DOE, het gesê: 'Ons is opgewonde om die begin te sien van DESI, die eerste volgende generasie-donker-energie-projek wat met sy wetenskaplike opname begin het. Saam met die primêre missie van donker energie-studies, sal die datastel deur die breër wetenskaplike gemeenskap van nut wees vir 'n menigte astrofisika-studies.

DESI word ondersteun deur die DOE Office of Science en deur die National Energy Research Scientific Computing Centre, 'n DOE-kantoor vir wetenskapgebruikers. Bykomende ondersteuning vir DESI word verleen deur die Amerikaanse National Science Foundation, die Science and Technologies Facilities Council van die Verenigde Koninkryk, die Gordon and Betty Moore Foundation, die Heising-Simons Foundation, die Franse Kommissie vir Alternatiewe Energies en Atoomenergie (CEA), die Nasionale Raad vir Wetenskap en Tegnologie van Mexiko, die Ministerie van Ekonomie van Spanje, en deur die DESI-lidinstellings.

Die DESI-samewerking word vereer om toegelaat te word om astronomiese navorsing te doen oor Iolkam Du'ag (Kitt Peak), 'n berg met besondere betekenis vir die Tohono O'odham-nasie.

Opmerking van die redakteur: Hierdie verhaal is gebaseer op 'n persverklaring van die Lawrence Berkeley National Laboratory.

Vir vrae of kommentaar, kontak die SLAC-kantoor vir kommunikasie by [email protected]

SLAC is 'n lewendige multiprogramlaboratorium wat ondersoek hoe die heelal op die grootste, kleinste en vinnigste skaal werk en kragtige instrumente uitvind wat deur wetenskaplikes regoor die wêreld gebruik word. Met navorsing wat deeltjiefisika, astrofisika en kosmologie, materiaal, chemie, bio- en energiewetenskappe en wetenskaplike rekenaarkunde insluit, help ons om die werklike probleme op te los en die belange van die land te bevorder.


Donker energie: kaart gee 'n idee oor wat dit is - maar verdiep dispuut oor die kosmiese uitbreidingsyfer

Donker energie is een van die grootste raaisels in die wetenskap van vandag. Ons weet baie min daarvan, behalwe dat dit onsigbaar is, dit vul die hele heelal en dit stoot sterrestelsels van mekaar af weg. Dit laat ons kosmos versnel. Maar wat is dit? Een van die eenvoudigste verklarings is dat dit 'n 'kosmologiese konstante' is - 'n resultaat van die energie van die leë ruimte self - 'n idee wat deur Albert Einstein bekendgestel is.

Baie natuurkundiges is egter nie tevrede met hierdie verduideliking nie. Hulle wil 'n meer fundamentele beskrywing van die aard daarvan hê. Is dit 'n nuwe soort energieveld of eksotiese vloeistof? Of is dit 'n teken dat Einstein se swaartekragvergelykings op die een of ander manier onvolledig is? Wat meer is, ons verstaan ​​nie regtig die heelal se huidige uitbreidingstempo nie.

Ons projek, die uitgebreide Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS), het nou antwoorde gekry. Ons werk is vrygestel as 'n reeks van 23 publikasies, waarvan sommige nog deurlopend beoordeel word en die grootste driedimensionele kosmologiese kaart beskryf wat ooit geskep is.

Die enigste manier waarop ons die teenwoordigheid van donker energie kan voel, is tans waarnemings van die verre heelal. Hoe verder sterrestelsels is, hoe jonger lyk dit vir ons. Dit is omdat die lig wat hulle uitstraal miljoene of selfs miljarde jare geneem het om ons teleskope te bereik. Danksy hierdie soort tydmasjien kan ons verskillende afstande in die ruimte op verskillende kosmiese tye meet en ons help om uit te vind hoe vinnig die heelal uitbrei.

Met behulp van die Sloan Digital Sky Survey-teleskoop het ons die afgelope twee dekades meer as twee miljoen sterrestelsels en kwasars gemeet - uiters helder en verre voorwerpe wat deur swart gate aangedryf word. Hierdie nuwe kaart dek ongeveer 11 miljard jaar kosmiese geskiedenis wat in wese onontgin is en ons geleer het oor donker energie soos nog nooit tevore nie.

SDSS-teleskoop. Beeldkrediet: Sloan Digital Sky Survey / wikipedia, CC BY-SA

Ons resultate toon dat ongeveer 69 persent van ons heelal se energie donker energie is. Hulle demonstreer ook weer eens dat Einstein se eenvoudigste vorm van donker energie - die kosmologiese konstante - die meeste met ons waarnemings ooreenstem.

Wanneer ons die inligting vanaf ons kaart kombineer met ander kosmologiese sondes, soos die kosmiese mikrogolfagtergrond - die lig wat oorgebly het van die oerknal - lyk dit asof hulle almal die kosmologiese konstante verkies bo eksotiese verklarings van donker energie.

Kosmiese uitbreiding in dispuut

Die resultate bied ook 'n beter insig in onlangse kontroversies oor die uitbreidingstempo van die heelal vandag en oor die meetkunde van die ruimte.

Deur ons waarnemings te kombineer met studies oor die heelal in sy kinderskoene, word daar krake in ons beskrywing van die evolusie daarvan ontdek. Ons meting van die huidige uitbreidingstempo van die heelal is ongeveer 10 persent laer as die waarde wat gevind word deur direkte metodes te gebruik om afstande na nabygeleë sterrestelsels te meet. Albei hierdie metodes beweer dat hul resultaat korrek en baie presies is, en dat hul verskil dus nie bloot 'n statistiese fout kan wees nie.

Die akkuraatheid van eBOSS verhoog hierdie krisis. Daar is geen algemeen aanvaarde verklaring vir hierdie verskil nie. Dit kan wees dat iemand 'n subtiele fout gemaak het in een van hierdie studies. Of dit kan 'n teken wees dat ons nuwe fisika benodig. Een opwindende moontlikheid is dat 'n voorheen onbekende vorm van materie uit die vroeë heelal moontlik 'n spoor in ons geskiedenis gelaat het. Dit staan ​​bekend as 'vroeë donker energie', wat vermoedelik teenwoordig was toe die heelal jonk was, wat die kosmiese uitbreidingstempo sou kon verander.

Onlangse studies oor die kosmiese mikrogolfagtergrond het voorgestel dat die meetkunde van die ruimte gebuig kan word in plaas van eenvoudig plat te wees, wat ooreenstem met die mees aanvaarde teorie van die oerknal. Maar ons studie het tot die gevolgtrekking gekom dat ruimte inderdaad plat is.

Selfs na hierdie belangrike vooruitgang sal kosmoloë oor die hele wêreld verbaas bly oor die oënskynlike eenvoud van donker energie, die vlakheid van die ruimte en die omstrede waardes van die uitbreidingstempo van vandag. Daar is net een manier vorentoe in die soeke na antwoorde - om groter en meer gedetailleerde kaarte van die heelal te maak. Verskeie projekte is daarop gemik om ten minste tien keer meer sterrestelsels te meet as ons.

As die kaarte van eBOSS die eerste was wat 'n voorheen ontbrekende gaping van 11 miljard jaar van ons geskiedenis ontdek het, sal die nuwe generasie teleskope 'n hoë resolusie-weergawe van dieselfde tydperk maak. Dit is opwindend om na te dink oor die feit dat toekomstige opnames moontlik die oorblywende raaisels oor die uitbreiding van die heelal in die volgende dekade of so kan oplos. Maar dit sal ewe opwindend wees as hulle meer verrassings openbaar.

Hierdie artikel is gepubliseer vanaf Die gesprek onder 'n Creative Commons-lisensie. Lees die oorspronklike artikel.


Donker energie dryf die heelal uitmekaar: NASA se Galaxy Evolution Explorer vind donker energie afstootlik

'N Opname van vyf jaar onder 200 000 sterrestelsels, wat sewe miljard jaar in kosmiese tyd terugstrek, het gelei tot een van die beste onafhanklike bevestigings dat donker energie ons heelal teen versnelde snelhede uitmekaar dryf.

Die opname het data van NASA se ruimte-gebaseerde Galaxy Evolution Explorer en die Anglo-Australiese teleskoop op Siding Spring Mountain in Australië gebruik.

Die bevindinge bied nuwe ondersteuning vir die gunstige teorie oor hoe donker energie werk - as 'n konstante krag wat die heelal eenvormig beïnvloed en die weghol-uitbreiding daarvan dryf. Hulle weerspreek 'n alternatiewe teorie, waar swaartekrag, nie donker energie nie, die krag is wat die ruimte uitmekaar druk. Volgens hierdie alternatiewe teorie, waarmee die resultate van die nuwe opname nie ooreenstem nie, is Albert Einstein se konsep van swaartekrag verkeerd en word swaartekrag afstootlik in plaas van aantreklik as hy op groot afstande optree.

'Die werking van donker energie is asof jy 'n bal in die lug gooi, en dit hou al hoe vinniger opwaarts in die lug op,' het Chris Blake van die Swinburne University of Technology in Melbourne, Australië, gesê. Blake is hoofskrywer van twee artikels wat die resultate beskryf wat in onlangse uitgawes van die Maandelikse kennisgewings van die Royal Astronomical Society. "Die resultate vertel ons dat donker energie 'n kosmologiese konstante is, soos Einstein voorgestel het. As swaartekrag die skuldige was, sou ons hierdie konstante effekte van donker energie nie deur die loop van die tyd sien nie."

Daar word vermoed dat donker energie ons heelal oorheers, wat ongeveer 74 persent daarvan uitmaak. Donker materie, 'n effens minder geheimsinnige stof, beslaan 22 persent. Sogenaamde normale materie, alles met atome, of die dinge waaruit lewende wesens, planete en sterre bestaan, is slegs ongeveer vier persent van die kosmos.

Die idee van donker energie is gedurende die vorige dekade voorgestel, gebaseer op studies van verre ontploffende sterre genaamd supernovas. Supernovas straal konstante, meetbare lig uit, wat hulle sogenaamde 'standaard kerse' maak, wat die berekening van hul afstand vanaf die aarde moontlik maak. Waarnemings het aan die lig gebring dat donker energie die voorwerpe teen versnelde snelhede uitgeslinger het.

Die nuwe opname bied twee afsonderlike metodes om hierdie resultate onafhanklik na te gaan. Dit is die eerste keer dat sterrekundiges hierdie kontroles oor die hele kosmiese tydsperiode uitvoer wat oorheers word deur donker energie. Sterrekundiges het begin met die samestelling van die grootste driedimensionele sterrestelselkaart in die verre heelal, gesien deur die Galaxy Evolution Explorer.

"Die Galaxy Evolution Explorer het gehelp om helder, jong sterrestelsels te identifiseer, wat ideaal is vir hierdie soort studie," het Christopher Martin, hoofondersoeker vir die sending aan die California Institute of Technology in Pasadena, gesê. "Dit het die steier vir hierdie enorme 3D-kaart verskaf."

Die span het gedetailleerde inligting oor die lig vir elke sterrestelsel bekom met behulp van die Anglo-Australiese teleskoop en die afstandspatroon tussen hulle bestudeer. Klankgolwe uit die vroeë heelal het afdrukke in die patrone van sterrestelsels gelaat, wat veroorsaak dat pare sterrestelsels deur ongeveer 500 miljoen ligjare geskei word.

Blake en sy kollegas het hierdie 'standaard liniaal' gebruik om die afstand van die sterrestelselpare tot die aarde te bepaal. Soos met die supernovastudies, is hierdie afstandsdata gekombineer met inligting oor die snelhede wat die pare van ons af wegbeweeg, wat weer toon dat die weefsel van die ruimte al hoe vinniger uitmekaar strek.

Die span het ook die sterrestelselkaart gebruik om te bestudeer hoe trosse sterrestelsels mettertyd soos stede groei en uiteindelik duisende sterrestelsels bevat. Die trosse lok nuwe sterrestelsels deur swaartekrag, maar donker energie ruk die trosse uitmekaar. Dit vertraag die proses, waardeur wetenskaplikes die afstootlike krag van donker energie kan meet.

"Waarnemings deur sterrekundiges gedurende die afgelope 15 jaar het een van die verrassendste ontdekkings in die fisiese wetenskap opgelewer. Die uitbreiding van die heelal, wat veroorsaak word deur die oerknal, versnel," het Jon Morse, afdelingsdirekteur vir astrofisika by die NASA-hoofkwartier in Washington, gesê. "Met behulp van heeltemal onafhanklike metodes het data van die Galaxy Evolution Explorer gehelp om ons vertroue in die bestaan ​​van donker energie te verhoog."


Wat kan Switserse kaas ons leer oor donker energie?

Ongeveer tien jaar gelede het wetenskaplikes tot die verstommende gevolgtrekking gekom dat ons heelal met toenemende snelhede uitmekaar versnel en die tyd en tyd soos gesmelte kaas uitrek. Die krag wat die heelal uitmekaar stoot, is nog steeds 'n raaisel, en dit is presies waarom dit 'donker energie' genoem is.

Maar is donker energie regtig werklik? Versnel ons heelal? Hierdie vrae hang in die gedagtes van Ali Vanderveld, 'n post-doktorale kosmoloog by JPL. Vanderveld en haar kollegas het onlangs 'n referaat in die vaktydskrif Physical Review gepubliseer waarin gekyk word hoe reuse-gate in ons 'Switserse kaasagtige' heelal die ruimte kan laat lyk asof dit versnel as dit regtig nie is nie. Hulle het tot die gevolgtrekking gekom dat hierdie gate, of leemtes, tog nie voldoende is om donker energie te verklaar nie. Vanderveld sê dit is belangrik om voort te gaan om fundamentele eienskappe van die ruimte waarin ons woon, te bevraagteken.

"Soms aanvaar ons donker energie as vanselfsprekend," het Vanderveld gesê. "Maar daar is ook ander teorieë wat kan verklaar waarom die heelal blykbaar al hoe vinniger uitmekaar beweeg."

Waarom dink wetenskaplikes versnel die heelal? 'N Groot deel van die getuienis is afkomstig van waarnemings wat gedurende die afgelope dekade van so verre, kolossale sterontploffings genaamd supernovas geneem is. JPL se Wide-Field and Planetary Camera 2 op NASA se Hubble-ruimteteleskoop het bygedra tot hierdie baanbrekende navorsing. Sterrekundiges het reeds agtergekom dat die ruimte sedert sy ontstaan ​​ongeveer 13,7 miljard jaar gelede in 'n geweldige "Big Bang" -ontploffing uitgebrei het. Maar hulle het nie geweet of hierdie uitbreiding met 'n konstante tempo plaasvind nie, en selfs bespiegel dat dit kan vertraag. Deur verre supernovas miljarde ligjare verder te ondersoek, kan wetenskaplikes kyk hoe die uitbreiding van die ruimte met verloop van tyd optree.

Die resultate was verbysterend. Die verre supernovas was dowwer as wat voorspel is, wat daarop dui dat hulle verder weg is as wat voorheen geglo is. As hulle verder weg is, beteken dit dat die ruimte tussen ons en die supernovas met toenemende snelhede uitbrei. Bykomende navorsing het sedertdien op 'n versnellende heelal gewys.

'N Groep navorsers van die Fermi National Accelerator Laboratory in Batavia, Illinois, het onlangs 'n Switserse-kaasmodel van die heelal genoem om te verklaar waarom hierdie supernovas lyk asof dit vinniger van ons af wegbeweeg as wat hulle eintlik is. Die heelal bestaan ​​uit klonte materie afgewissel met reuse gate, of leemtes, soos Switserse kaas. Sterrekundiges aan die Universiteit van Minnesota, Twin Cities, het verlede jaar berig dat hulle die koning van alle leemtes gevind het, wat een miljard ligjare strek. Met ander woorde, dit sou lig neem - wat die titel bevat vir die vinnigste dinge in die heelal - een miljard jaar om van die een kant van die leemte na die ander te gaan!

Die navorsers van Fermi het gesê dat hierdie leemtes tussen ons en die supernovas wat waargeneem word, lê, en soos konkawe lense optree om die voorwerpe dowwer en verder te laat lyk as wat hulle werklik is. As dit die geval is, sal die supernova miskien tog nie van ons af versnel nie. Hulle teorie beweer dat dit 'n manier bied waarop donker energie kan verdwyn.

Vanderveld en haar kollegas aan die Cornell Universiteit, Ithaca, N.Y., het hierdie teorie van naderby bekyk en 'n paar "gate" gevind. Die groep in Fermi het aangeneem dat daar 'n klomp leemtes tussen ons en die supernovas sou wees, maar Vanderveld se groep het gesê dat die leemtes in werklikheid willekeuriger versprei sou word - weer soos Switserse kaas. Met hierdie ewekansige verdeling is die leemtes nie genoeg om donker energie te verklaar nie.

"Die klonterigheid van die heelal kan ons steeds mislei om te dink dat dit versnel," het Vanderveld gesê. 'Maar ons het nie gevind dat dit die geval is met ons beste, huidige modelle van die heelal nie.'

Daar is egter nog 'n freakish moontlikheid wat 'n leemte kan beteken om die illusie van 'n versnelde heelal te skep. As ons sonnestelsel toevallig in die middel van 'n leemte gaan sit het, sou die leemte ons waarnemings verdraai. Vanderveld het gesê: 'Dit is regtig moeilik om te weet of ons 'n leemte het, maar die moontlikheid is meestal uitgesluit.'


Stel teorie op die proef

Opwindend is dat Maeder se teorie toetsbaar is. Ons kan byvoorbeeld die rotasiesnelheid van sterrestelsels waarnemend bepaal en die data vergelyk met die voorspellings wat deur sy leë ruimte gemaak word. Ons kan selfs die beweging van sterrestelsels in trosse sterrestelsels ondersoek om te toets of daar ooreenstemming is met die voorgestelde model.

Wetenskaplikes het net donker materie voorgestel om te verduidelik hoe sterrestelsels en sterrestelsels as gevolg van swaartekrag beweeg. Maar sê nou die ruimte kan hulle so laat beweeg? Tot dusver stem die toetse wat Maeder beskryf in ooreenstemming met die opmerkings wat gemaak is.

Daar is egter baie meer toetse wat uitgevoer moet word, Maeder het net twee sterrestelselgroepe ondersoek. And let’s not forget the huge body of work suggesting that dark matter and dark energy do exist. Yet it is tantalising that, if the hypotheses that Maeder has put forward are correct, then it points to a large revision of our ideas about cosmology.

While we are not there yet, ultimately, the pie chart of mass and energy density of the entire universe may need to be revisited to scrub out the two biggest parts! It’s an exciting time to be a cosmologist.


Kyk die video: Извор боевое искусство не победимых Все бойцы ММА мечтают им овладеть (November 2022).