Evrenin hızlanan genişlemesi ve karanlık madde teorileri test ediliyor

Evren, fizik yasalarını, özellikle de Euler ve Einstein’ın yasalarını test etmek için eşsiz bir laboratuvardır. Euler gök cisimlerinin hareketlerini tarif ederken, Einstein gök cisimlerinin evreni nasıl bozduğunu tarif etti.

Karanlık maddenin keşfinden ve evrenin genişlemesinin hızlanmasından bu yana, denklemlerinin geçerliliği teste tabi tutuldu: Bu gizemli fenomeni açıklayabilirler mi? Cenevre Üniversitesi’nden (UNIGE) bir ekip, öğrenmek için ilk yöntemi geliştirdi. Daha önce hiç kullanılmamış bir ölçüyü, yani zaman bozulmasını göz önünde bulundurur. Sonuçlar şurada yayınlandı: Doğa Astronomisi.

Leonhard Euler (1707–1783) ve Albert Einstein’ın (1879–1955) teorileri evren anlayışımızda devrim yarattı. Euler, kendi adını taşıyan ünlü denklemle bilim insanlarına evrendeki galaksilerin hareketlerini hesaplamak için güçlü bir araç verdi. Einstein, genel görelilik teorisiyle evrenin statik bir çerçeve olmadığını, yıldız kümeleri ve galaksiler tarafından bozulabileceğini gösterdi.

Fizikçiler bu denklemleri şimdiye kadar başarılı oldukları kanıtlanmış olan her türlü yolla test ettiler. Ancak iki keşif, bu modelleri test etmeye devam ediyor: Evrenin genişlemesinin hızlanması ve evrendeki tüm maddenin %85’ini oluşturduğu düşünülen görünmez karanlık maddenin varlığı. Bu gizemli fenomenler hala Einstein ve Euler’in denklemlerine uyuyor mu? Araştırmacılar bu soruyu hala cevaplayamıyor.

eksik bileşen

“Sorun şu ki, mevcut kozmolojik veriler, Einstein’ın denklemlerini yıkan bir teori ile Euler’in denklemini yıkan bir teori arasında ayrım yapmamıza izin vermiyor. Çalışmamızda bunu gösteriyoruz. Bu sorunu çözmek için matematiksel bir yöntem de sunuyoruz. Bu, UNIGE Fen Fakültesi Teorik Fizik Bölümü’nde doçent ve çalışmanın ilk yazarı Camille Bonvin, 10 yıllık araştırmanın doruk noktası” diye açıklıyor.

Araştırmacılar, evrenin en ucundaki bu iki denklemin geçerliliğini ayırt edemediler çünkü bir “içerik” eksikti – zaman bozulmasının ölçümü. Camille Bonvin, “O zamana kadar yalnızca gök cisimlerinin hızını ve zaman ve uzayın bozulmasının toplamını nasıl ölçeceğimizi biliyorduk. Bu ek ölçüme erişmek için bir yöntem geliştirdik ve bu bir ilk” diyor.

Zaman distorsiyonu, zaman ve uzayın toplamına -yani genel görelilik kuramının ürettiği sonuca- eşit değilse, bu, Einstein’ın modelinin çalışmadığı anlamına gelir. Zaman distorsiyonu, Euler denklemi ile hesaplanan galaksilerin hızına karşılık gelmiyorsa, bu, ikincisinin geçerli olmadığı anlamına gelir. Kanada’daki Simon Fraser Üniversitesi Fizik Bölümü’nde profesör ve çalışmanın ortak yazarı Levon Pogosian, “Bu, evrende bu iki teoriyi ihlal eden yeni kuvvetlerin veya maddenin var olup olmadığını keşfetmemizi sağlayacak” diye açıklıyor. .

Gerçeklik kontrolü

Bu sonuçlar, amacı evrenin hızlanan genişlemesinin kökenini ve karanlık maddenin doğasını belirlemek olan birkaç göreve çok önemli bir katkı yapacak. Bunlar arasında Avrupa Uzay Ajansı (ESA) tarafından UNIGE ile işbirliği içinde Temmuz 2023’te fırlatılacak olan EUCLID uzay teleskopu ve beş yıllık görevine 2021’de Arizona’da başlayan Karanlık Enerji Spektroskopik Enstrümanı (DESI) yer alıyor. . Güney Afrika ve Avustralya’da 2028/29’da gözlemlere başlayacak olan uluslararası SKA (Square Kilometer Array) dev radyo teleskop projesi de var.

Camille Bonvin, “Metodumuz bu farklı misyonlara entegre edilecek. Bu, bu araştırma sayesinde dış işbirlikçi olduğumuz DESI için zaten geçerli” diyor. Araştırma ekibi, modelini sentetik gökada katalogları üzerinde başarıyla test etti. Bir sonraki aşama, DESI tarafından sağlanan ilk verileri kullanarak test etmenin yanı sıra, engellerin tanımlanmasını ve uygulanmasını engelleyebilecek sistematik özelliklerin en aza indirilmesini içerecektir.