Gökbilimciler, Lambda CDM modelinde açıklandığı gibi, muhtemelen karanlık enerji nedeniyle evrenin genişlemesinin hızlandığını keşfettiler. Ancak Hubble gerilimi olarak bilinen genişleme oranı ölçümlerindeki tutarsızlıklar, yeni teorilerin araştırılmasına ve mevcut modellerde modifikasyonlara yol açıyor.
Evren muhtemelen karanlık enerjinin etkisiyle artan bir hızla genişliyor. Bununla birlikte, genişleme hızı ölçümlerindeki bir tutarsızlık olan Hubble gerilimi, mevcut modellere meydan okuyor ve açıklamalar için devam eden araştırmaları teşvik ediyor.
Gökbilimciler onlarca yıldır evrenin genişlediğini biliyorlardı. Uzak galaksileri gözlemlemek için teleskop kullandıklarında bunların galaksiler uzaklaşıyor dünyadan.
Gökbilimcilere göre, bir galaksinin yaydığı ışığın dalga boyu, galaksi bizden ne kadar hızlı uzaklaşıyorsa o kadar uzun olur. Galaksi ne kadar uzaktaysa, ışığı da spektrumun kırmızı tarafındaki daha uzun dalga boylarına doğru o kadar fazla kayar; dolayısıyla “kırmızıya kayma” da o kadar yüksek olur.
Evrende Zaman ve Mesafe
Işığın hızı sonlu ve hızlı olduğundan, ancak sonsuz hızlı olmadığından, uzaktaki bir şeyi görmek, o şeyin geçmişte nasıl göründüğüne baktığımız anlamına gelir. Uzak, kırmızıya kayması yüksek galaksilerle, galaksinin evrenin daha genç olduğu zamanları görüyoruz. Yani “yüksek kırmızıya kayma” evrenin erken zamanlarına, “düşük kırmızıya kayma” ise evrenin geç zamanlarına karşılık geliyor.
James Webb Uzay Teleskobu’nun derin alan görüntüsü, ışıltılı galaksilerle dolu bir evreni gösteriyor. Bu, uzak Evrenin bugüne kadarki en derin ve en keskin kızılötesi görüntüsüdür. Webb’in İlk Derin Alanı olarak bilinen SMACS 0723 gökada kümesinin bu görüntüsü ayrıntılarla dolup taşıyor. Katkıda bulunanlar: NASA, ESA, CSA ve STScI
Ancak gökbilimciler bu mesafeleri inceledikçe evrenin sadece genişlemediğini, genişleme hızının da arttığını öğrendiler. Ve bu genişleme oranı önde gelen teorinin öngördüğünden bile daha hızlı. benim gibi kozmologlar şaşkın ve yeni açıklamalar arıyor.
Genişlemeyi ve Karanlık Enerjiyi Hızlandırma
Bilim insanları bu ivmenin kaynağını karanlık enerji olarak adlandırıyor. Karanlık enerjiyi neyin harekete geçirdiğinden ya da nasıl çalıştığından tam olarak emin değiliz ama davranışının şu şekilde açıklanabileceğini düşünüyoruz: kozmolojik bir sabitbu bir uzay-zamanın özelliği bu evrenin genişlemesine katkıda bulunur.
Albert Einstein başlangıçta bu sabiti ortaya attı; teorisinde bunu bir lambda ile işaretledi. Genel görelilik. Kozmolojik sabit ile evren genişledikçe kozmolojik sabitin enerji yoğunluğu aynı kalır.
Parçacıklarla dolu bir kutu hayal edin. Kutunun hacmi artarsa, parçacıklar kutunun tüm alanını kaplayacak şekilde yayıldıkça yoğunlukları azalacaktır. Şimdi aynı kutuyu hayal edin, ancak hacim arttıkça parçacıkların yoğunluğu aynı kalıyor.
Sezgisel görünmüyor, değil mi? Evren genişledikçe kozmolojik sabitin enerji yoğunluğunun azalmaması elbette çok tuhaftır, ancak bu özellik hızlanan evreni açıklamaya yardımcı olur.
Lambda CDM: Kozmolojinin Standart Modeli
Şu anda kozmolojinin önde gelen teorisi veya standart modeli “Lambda CDM” olarak adlandırıldı.” Lambda, karanlık enerjiyi tanımlayan kozmolojik sabiti, CDM ise soğuk karanlık maddeyi temsil eder. Bu model, evrenin hem geç aşamalarındaki hızlanmasını hem de ilk günlerindeki genişleme oranını açıklamaktadır.
Spesifik olarak, Lambda CDM, evrenin oluştuğu andan itibaren mikrodalga radyasyonunun ardıl parlaması olan kozmik mikrodalga arka planına ilişkin gözlemleri açıklar. “sıcak, yoğun bir durumdaydı“Yaklaşık 300.000 yıl sonra Büyük patlama. kullanarak yapılan gözlemler Planck uydusuölçen kozmik mikrodalga arka planbilim adamlarının Lambda CDM modelini yaratmasına yol açtı.
Lambda CDM modelini kozmik mikrodalga arka planına uydurmak, fizikçilerin mikrodalga arka planının değerini tahmin etmelerine olanak sağlar. Hubble sabitiBu aslında bir sabit değil, evrenin mevcut genişleme oranını tanımlayan bir ölçümdür.
Ancak Lambda CDM modeli mükemmel değil. Bilim insanları, galaksilere olan mesafeleri ölçerek genişleme oranını ve Lambda CDM’de açıklandığı gibi genişleme oranını kullanarak hesapladılar. kozmik mikrodalga arka plan gözlemleri, sıraya girmeyin. Astrofizikçiler bu anlaşmazlığa Hubble gerilimi adını veriyor.
Evren, kozmolojideki popüler modellerin öngördüğünden daha hızlı genişliyor. Katkıda bulunanlar: NASA/WMAP Bilim Ekibi
Hubble Gerginliği
Geçtiğimiz birkaç yılda, ben yolları araştırmak Bu Hubble gerilimini açıklamak için. Bu gerilim, Lambda CDM modelinin eksik olduğunu ve fizikçilerin modellerini değiştirmesi gerektiğini gösteriyor olabilir ya da araştırmacıların evrenin nasıl çalıştığına dair yeni fikirler bulma zamanının geldiğini gösteriyor olabilir. Ve yeni fikirler her zaman bir fizikçi için en heyecan verici şeylerdir.
Hubble gerilimini açıklamanın bir yolu, evrenin geç zamanlarında düşük kırmızıya kaymadaki genişleme oranını değiştirerek Lambda CDM modelini değiştirmektir. Modeli bu şekilde değiştirmek, fizikçilerin Hubble gerilimine ne tür fiziksel olayların neden olabileceğini tahmin etmelerine yardımcı olabilir.
Örneğin, belki de karanlık enerji kozmolojik bir sabit değil, yerçekiminin yeni şekillerde çalışmasının sonucudur. Eğer durum böyleyse, evren genişledikçe karanlık enerji de gelişecektir ve evrenin yaratılışından yalnızca birkaç yıl sonra nasıl göründüğünü gösteren kozmik mikrodalga arka plan, Hubble sabiti için farklı bir tahminde bulunacaktır.
Ancak, ekibimin son araştırması fizikçilerin Hubble gerilimini sadece geç evrendeki genişleme oranını değiştirerek açıklayamayacaklarını buldu; tüm bu çözüm sınıfı yetersiz kalıyor.
Yeni Modelleri Keşfetmek
Hubble gerilimini ne tür çözümlerin açıklayabileceğini incelemek için istatistiksel araçlar geliştirdi Bu bize geç evrendeki genişleme oranını değiştiren tüm model sınıfının uygulanabilirliğini test etmemizi sağladı. Bu istatistiksel araçlar çok esnektir ve bunları, evrenin genişleme hızına ilişkin gözlemlere potansiyel olarak uyabilecek ve Hubble gerilimine bir çözüm sunabilecek farklı modelleri eşleştirmek veya taklit etmek için kullandık.
Test ettiğimiz modeller, karanlık enerjinin evrende farklı zamanlarda farklı şekilde hareket ettiği gelişen karanlık enerji modellerini içeriyor. Ayrıca, karanlık enerjinin karanlık madde ile etkileşime girdiği etkileşimli karanlık enerji-karanlık madde modellerini ve yerçekiminin evrende farklı zamanlarda farklı davrandığı değiştirilmiş yerçekimi modellerini de test ettik.
Ancak bunların hiçbiri Hubble gerilimini tam olarak açıklayamıyordu. Bu sonuçlar, fizikçilerin gerilimin kaynağını anlamak için erken evreni incelemeleri gerektiğini gösteriyor.
Merced Kaliforniya Üniversitesi Fizik Doktora Sonrası Araştırmacısı Ryan Keeley tarafından yazılmıştır.
Orijinal olarak yayınlanan bir makaleden uyarlanmıştır. Konuşma.