Yeni araştırmaya göre, dünyamızla yalnızca yerçekimi yoluyla etkileşime giren parçacıkların görünmeyen bir “ayna dünyası”, Hubble sabit problemini çözmenin anahtarı olabilir.
Yeni araştırmaya göre, dünyamızla yalnızca yerçekimi yoluyla etkileşime giren, görünmeyen bir “ayna dünyası”, bugün kozmolojide büyük bir bulmacayı – Hubble sabiti sorununu – çözmenin anahtarı olabilir.
Hubble sabiti, evrenin mevcut genişleme hızıdır. Bu hız için – kozmolojinin standart modelinden – tahminler, en hassas yerel ölçümlerimizle bulunan orandan önemli ölçüde daha yavaştır. Bu tutarsızlık, birçok kozmologun mevcut kozmolojik modelimizi değiştirerek çözmeye çalıştığı bir çelişkidir. Buradaki zorluk, standart model tahminleri ile kozmik mikrodalga arka planı gibi diğer birçok kozmolojik fenomen arasındaki anlaşmayı bozmadan bunu yapmaktır. New Mexico Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü’nde yardımcı doçent olan Francis-Yan Cyr-Racine, Fei Ge ve California Üniversitesi, Davis’ten Lloyd Knox da dahil olmak üzere araştırmacılar, böyle bir kozmolojik senaryonun var olup olmadığını belirlemeye çalışıyorlar. cevaplamak için çalışıyorlardı.
kozmoloji bir bütün olarak evrenin büyük ölçekli özelliklerinin bilimsel çalışmasıdır. Tüm Evrenin kökenini, evrimini ve nihai kaderini anlamak için bilimsel yöntemi kullanmayı amaçlar. Herhangi bir bilim alanı gibi, kozmoloji de, gözlemlerle test edilebilecek fenomenler için belirli tahminler yapan evren hakkında teorilerin veya hipotezlerin oluşumunu içerir. Gözlemlerin sonucuna bağlı olarak, verileri barındırmak için teorilerin terk edilmesi, revize edilmesi veya genişletilmesi gerekecektir. Sözde Big Bang teorisi, Evrenimizin kökeni ve evrimi ile ilgili baskın teoridir.
Buna göre NASAkozmoloji, bir bütün olarak evrenin büyük ölçekli özelliklerinin bilimsel çalışmasıdır. Kozmologlar, karanlık madde ve karanlık enerji gibi kavramları ve bazen çoklu evren olarak adlandırılan bir veya daha fazla evrenin olup olmadığını inceler. Kozmoloji, doğumdan ölüme kadar tüm evreni her fırsatta gizemler ve entrikalarla kapsar.
Şimdi, Cyr-Racine, Ge ve Knox, standart kozmolojik modelin en kesin olarak test edilmiş diğer tahminlerini zorlukla değiştirirken, prensipte daha hızlı bir genişleme oranına izin verebilecek kozmolojik modellerin daha önce fark edilmemiş bir matematiksel özelliğini keşfettiler. Yerçekimi serbest düşüş oranlarının ve foton-elektron saçılma hızının tek tip bir ölçeklendirilmesinin, boyutsuz kozmolojik gözlemlenebilirlerin çoğunu neredeyse değişmez bıraktığını buldular.
“Temel olarak, kozmolojide yaptığımız birçok gözlemin, evreni bir bütün olarak yeniden ölçeklendirme altında doğal bir simetriye sahip olduğuna işaret ediyoruz. Bu, Evrenin genişleme hızının farklı ölçümleri arasında neden bir tutarsızlık olduğunu anlamanın bir yolunu sağlayabilir.”
“Kozmolojik Gözlenebilirlerin Simetrisi, Ayna Dünya Karanlık Sektörü ve Hubble Sabiti” başlıklı araştırma, geçtiğimiz günlerde dergide yayınlandı. Fiziksel İnceleme Mektupları.
COBE uydusu, NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi tarafından erken evrenden yayılan kızılötesi ve mikrodalga radyasyonu astrofiziksel ortamımız tarafından belirlenen sınırlara kadar ölçmek için geliştirildi. Kredi bilgileri: NASA
Bu sonuç, kozmik mikrodalga arka plan ve büyük ölçekli yapı gözlemlerini yüksek Hubble sabiti H0 değerleriyle uzlaştırmak için yeni bir yaklaşımın kapısını açar: Simetri tarafından korunmayan herhangi bir nicelik ölçümünü ihlal etmeden ölçeklendirme dönüşümünün gerçekleştirilebileceği bir kozmolojik model bulun. Bu çalışma, zorlu bir sorun olduğu kanıtlanan şeyi çözmeye yönelik yeni bir yol açtı. Daha fazla model oluşturma, henüz tatmin edilmeyen iki kısıtlamayla tutarlılık getirebilir: döteryum ve helyumun çıkarsanan ilkel bollukları.
Evren bu simetriden bir şekilde yararlanıyorsa, araştırmacılar son derece ilginç bir sonuca varıyorlar: Bizimkine çok benzeyen, ancak dünyamız üzerindeki yerçekimi etkisi dışında bizim için görünmez olan bir ayna evren var. Bu tür “ayna dünya” karanlık sektörü, günümüzde tam olarak ölçülen ortalama foton yoğunluğuna saygı gösterirken, yerçekimi serbest düşüş oranlarının etkili bir şekilde ölçeklendirilmesine izin verecektir.
Cyr-Racine, “Pratikte, bu ölçekleme simetrisi ancak modele bir ayna dünyası dahil edilerek gerçekleştirilebilirdi – tümü bilinen parçacıkların kopyaları olan yeni parçacıkların bulunduğu paralel bir evren”. “Ayna dünya fikri ilk olarak 1990’larda ortaya çıktı, ancak daha önce Hubble sabit sorununa potansiyel bir çözüm olarak tanınmamıştı.
Cyr-Racine, “Bu, görünüşte çılgınca görünebilir, ancak bu tür ayna dünyaları, parçacık fiziğindeki önemli problemlerin çözülmesine yardımcı olabileceğinden, tamamen farklı bir bağlamda geniş bir fizik literatürüne sahiptir” diye açıklıyor. “Çalışmamız, ilk kez bu geniş literatürü kozmolojideki önemli bir sorunla ilişkilendirmemize izin veriyor.”
COBE Uydusunun bir sanatçı yorumu. Kredi bilgileri: Matthew Verdolivo, UC, Davis
Mevcut kozmolojik modelimizde eksik bileşenleri aramaya ek olarak, araştırmacılar ayrıca bu Hubble sabit tutarsızlığının kısmen ölçüm hatalarından kaynaklanıp kaynaklanmadığını merak ediyorlar. Bir olasılık olarak kalsa da, analizlere daha yüksek kaliteli veriler dahil edildiğinden tutarsızlığın giderek daha önemli hale geldiğini ve verilerin hatalı olmayabileceğini düşündürdüğünü belirtmek önemlidir.
“İki buçuk Sigma’dan üç Sigma’ya ve üç buçuk Sigma’ya çıktı. Cyr-Racine, şimdiye kadar neredeyse beş Sigma seviyesindeyiz” dedi. “Bunu gerçek bir problem haline getiren anahtar sayı bu, çünkü aynı şeyin iki ölçümünüz var, eğer evrenin tutarlı bir resmine sahipseniz, birbiriyle tamamen tutarlı olması gerekir, ancak bunlar istatistiksel olarak önemli miktarda farklılık gösterir. ”
“Buradaki öncül bu ve buna neyin sebep olabileceğini düşündük ve bu ölçümler neden tutarsız? Yani bu kozmoloji için büyük bir problem. Sadece evrenin bugün ne yaptığını anlamıyor gibiyiz.”
Referans: Francis-Yan Cyr-Racine, Fei Ge ve Lloyd Knox, 18 Mayıs 2022, “Simetri of Kozmolojik Gözlemlenebilirler, Bir Ayna Dünya Karanlık Sektörü ve Hubble Sabiti”, Fiziksel İnceleme Mektupları.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.201301