Mezinárodní tým astronomů ve středu odhalil dosud nejpřesvědčivější důkazy, že temná energie – tajemný jev tlačí náš vesmír, aby se rozšířil vždy rychleji – není konstantní silou přírody, ale ten, který zachytí a protéká kosmickým časem.
Nové měření naznačuje, že tmavá energie, nemusí rezignovat náš vesmír na osud, že je roztrhán v každém měřítku, od shluků galaxií až po atomová jádra. Místo toho by se jeho expanze mohla ubývat a nakonec nechat vesmír stabilní. Nebo Kosmos mohl dokonce obrátit kurz, nakonec odsoudil na kolaps, o kterém astronomové označují velkou krizi.
Nejnovější výsledky posílí a Tantalizující nápověda Od loňského dubna bylo něco děsivého se standardním modelem kosmologie, nejlepší teorií historie vědců a strukturou vesmíru. Měření z loňského a tohoto měsíce pocházejí ze spolupráce provozované tmavé energetické spektroskopické nástroje nebo Desi na dalekohledu v Kitt Peak National Observatory v Arizoně.
„Teď je to trochu víc než jen náznak,“ řekl Michael Levi, kosmolog v Lawrence Berkeley National Laboratory a ředitel Desi. „To nás staví v konfliktu s jinými měřeními,“ dodal Dr. Levi. „Pokud se tmavá energie nevyvíjí – pak, chlapče, všechny kachny se postaví v řadě.“
Oznámení bylo provedeno na setkání Americké fyzické společnosti v Anaheimu v Kalifornii a doprovázeno a Sada papírů Popisující výsledky, které jsou předkládány k recenzi a publikaci v časopise Physical Review D.
„Je spravedlivé říci, že tento výsledek, který je přijat v nominální hodnotě, se jeví jako největší nápověda o povaze temné energie za ~ 25 let od té doby, co jsme ji objevili,“ Adam Riess, astrofyzik na Johns Hopkins University a vědeckém institutu Space Telescope v Baltimoru, který nebyl zapojen do práce Nobelova cena za fyziku 2011 Pro objevování temné energie, napsal e -mail.
Ale i když pozorování Desi zpochybnila standardní model kosmologie, samostatný výsledek jej posílil. V úterý nadnárodní tým, který provozoval kosmologický dalekohled Atacama v Chile vydáno Nejpodrobnější obrazy, které kdy byly pořízeny kojeneckému vesmíru, když to bylo pouhých 380 000 let. (Tento dalekohled byl vyřazen z provozu v roce 2022.)
Jejich zprávaZdá se, že dosud není recenzován, potvrzuje, že standardní model fungoval podle očekávání v raném vesmíru. Jeden prvek v tomto modelu, Hubbleová konstanta, popisuje, jak rychle se vesmír rozšiřuje, ale během posledních polovičního století měření konstanty ostře nesouhlasila, což je nekonzistentnost známá jako Hubbleový napětí. Teoretici přemýšleli, že možná další podvod temné energie ve velmi raném vesmíru, kdy byly podmínky příliš horké na to, aby se atomy vytvořily, mohly toto napětí vyřešit.
Zdá se, že nejnovější výsledky Atacama tuto myšlenku vylučují. Neříkají však nic o tom, zda se povaha temné energie mohla později včas vyvinout.
Obě zprávy vyvolaly efuzivní chválu od jiných kosmologů, kteří se současně přiznali k kosmickému zmatku o tom, co to všechno znamená.
„Nemyslím si, že mnoho zbývá stát, pokud jde o dobré nápady na to, co by mohlo vysvětlit hubbleové napětí v tomto bodě,“ řekla Wendy Freedman, kosmologka na Chicagské univerzitě, která strávila svůj život měřením vesmíru a nebyla zapojena do žádné studie.
Michael Turner, teoretik na University of Chicago, který se také nezúčastnil studií, řekl: „Dobrou zprávou je, že v kosmickém vejci nejsou žádné trhliny. Špatnou zprávou nejsou žádné trhliny v kosmickém vejci.“
Dr. Turner, který vytvořil termín „temná energie“, dodal, že pokud došlo k prasklině, „zatím se otevřela dostatečně široká – pro nás, abychom jasně viděli další velkou věc v kosmologii.“
Astronomové často porovnávají galaxie v rozšiřujícím se vesmíru na rozinky v pekařském dortu. Jak se těsto stoupá, rozinky jsou přenášeny dále od sebe. Čím dál jsou od sebe navzájem, čím rychleji se oddělují.
V roce 1998 měřily dvě skupiny astronomů expanzi vesmíru studiem jasu a určitý typ supernovynebo explodující hvězda. Takové supernovy generují stejné množství světla, takže se zdá být předvídatelně slabší na dálku. Pokud by se rozšíření vesmíru zpomalilo, jak vědci v té době věřili, světlo z dalekých explozí by se mělo zdát o něco jasnější, než předvídané.
K jejich překvapení obě skupiny zjistily, že supernovy jsou slabší, než se očekávalo. Místo zpomalení se rozšíření vesmíru ve skutečnosti zrychlilo.
Žádná energie, která je známá fyzikům, nemůže řídit zrychlující expanzi; Její síla by se měla zmírnit, protože se šíří stále temně přes balónový vesmír. Pokud tato energie pochází ze samotného vesmíru.
Tato tmavá energie nesla všechna vyčlenění fondátového faktoru, který Albert Einstein vložil do své teorie gravitace v roce 1917, aby vysvětlil, proč se vesmír nehrozil pod vlastní váhou. Fudge Factor, známý jako kosmologická konstanta, představoval druh kosmického odpuzování, který by vyvážil gravitaci a stabilizoval vesmír – nebo tak pomyslel. V roce 1929, kdy se ukázalo, že se vesmír rozšiřuje, Einstein opustil kosmologickou konstantu a údajně ji nazval svou největší chybou.
Ale bylo příliš pozdě. Jeden rys kvantové teorie navržený v roce 1955 předpovídá, že prázdný prostor pění s energií, která by produkovala odpudivou sílu, stejně jako Einsteinův fudge faktor. Za poslední čtvrt století byla tato konstanta součástí standardního modelu kosmologie. Model popisuje vesmír narozený před 13,8 miliardami let v kolosální jiskře známé jako Velký třesk a složený z 5 % atomové hmoty, 25 procent temné hmoty a 70 procent temné energie. Model však neřekne, co je ve skutečnosti temná nebo temná energie.
Pokud je Dark Energy skutečně Einsteinovou konstantou, standardní model představuje bezútěšnou budoucnost: vesmír se bude neustále zvyšovat, navždy, což bude tmavší a osamělejší. Vzdálené galaxie budou nakonec příliš daleko na to, aby to bylo vidět. Veškerá energie, život a myšlenky budou nasávány z vesmíru.
„Něco, co jít po“
Astronomové v týmu Desi se snaží charakterizovat temnou energii zkoumáním galaxií v různých dobách kosmického času. Drobné nepravidelnosti v šíření hmoty napříč prvotním vesmírem ovlivnily dnes vzdálenosti mezi galaxiemi – vzdálenosti, které se měřitelným způsobem rozšířily spolu s vesmírem.
Data použitá pro nejnovější měření desi sestávala z a katalog téměř 15 milionů galaxií a dalších nebeských předmětů. Samotná sada dat nenaznačuje, že se s teoretickým porozuměním temné energie nehodí nic. Ale v kombinaci s dalšími strategiemi pro měření rozšíření vesmíru – například studium explodujících hvězd a nejstaršího světla ve vesmíru, vyzařovaly asi sto tisíc let po velkém třesku – data se již nerovná s tím, co předpovídá standardní model.
Rozdíl mezi údaji a teorií je nanejvýš 4,2 Sigma (v jednotkách nejistoty preferovaných fyzici), což představuje jeden z 50 000 šancí, že výsledky jsou náhoda. Neshoda však ještě není v pěti Sigma (rovná se jednomu z 3,5 milionu šancí), což je přísná standard stanovená fyziky, aby si nárokovali objev.
Přesto je odpojení lákavě naznačující, že něco v kosmologickém modelu není dobře pochopeno. Vědci možná budou muset revidovat, jak interpretují gravitaci nebo pochopí starověké světlo z velkého třesku. Desi astronomové si myslí, že problém by mohl být povahou temné energie.
„Pokud představíme dynamickou temnou energii, pak kousky hádanky lépe zapadají dohromady,“ řekl Mustapha Ishak-Boushaki, kosmolog na Texasu University v Dallasu, který pomohl vést nejnovější analýzu Desi.
Will Percival, kosmolog na University of Waterloo v Ontariu a mluvčí spolupráce Desi, vyjádřil vzrušení z toho, co leží na obzoru. „Ve skutečnosti je to trochu výstřel do paže pro pole,“ řekl. „Teď musíme něco jít.“
V padesátých letech to astronomové tvrdili K vysvětlení kosmologie byla potřeba pouze dvě čísla: Jeden související s tím, jak rychle se vesmír rozšiřoval a další popisoval jeho zpomalení, nebo jak moc se tato expanze zpomalila. Věci se v 60. letech změnily, s objevem, že vesmír byl koupán ve světle z Velkého třesku, známý jako kosmické mikrovlnné pozadí. Měření tohoto záření na pozadí umožnilo vědcům prozkoumat fyziku raného vesmíru a způsob, jakým se galaxie následně vytvořily a vyvíjely. Výsledkem je, že standardní model kosmologie nyní vyžaduje šest parametrů, včetně hustoty běžné i tmavé hmoty ve vesmíru.
Vzhledem k tomu, že se kosmologie stala přesnější, vzniklo další napětí mezi předpokládanými a měřenými hodnotami těchto parametrů, což vedlo k hojnosti teoretických rozšíření standardního modelu. Zdá se však, že nejnovější výsledky z kosmologického dalekohledu Atacama – nejjasnější mapy dosud kosmického mikrovlnného pozadí – na mnoha z těchto rozšíření zabijí dveře.
Desi bude i nadále shromažďovat data po dobu nejméně dalšího roku. Jiné dalekohledy, na zemi a ve vesmíru, mapují své vlastní názory na vesmír; Mezi nimi jsou Zwicky přechodné zařízení V San Diegu Evropan Euclid Space Telescope a NASA Nedávno spustila misi Spherex. V budoucnu Observatoř Vera C. Rubin Začne zaznamenat film noční oblohy z Chile letos v létě a římský vesmírný dalekohled NASA bude zahájen v roce 2027.
Každý z nich nasákne světlo z oblohy, měří kousky vesmíru z různých perspektiv a přispívá k širšímu porozumění vesmíru jako celku. Všechny slouží jako pokračující připomenutí toho, jaké tvrdé vejce je vesmír prasknout.
„Každá z těchto datových souborů přichází s vlastními silnými stránkami,“ řekla Alexie Leauthaud, kosmologka na Kalifornské univerzitě, Santa Cruz a mluvčí spolupráce Desi. „Vesmír je komplikovaný. A snažíme se oddělit spoustu různých věcí.“
