(Kozmolojik) gerilimi hafifletmeye yönelik teknik denemeler

Genel Göreliliğin arka planında kozmik gözlemlerin ve ölçüm araçlarının baş döndürücü büyümesi ve bazı yeni ilerlemeler (öncelikle karanlık madde ve karanlık enerji dediğimiz şeyin “keşfi”) sayesinde, 2000’li yılların başı hiçbir şeyin mümkün görünmediği bir dönemdi. kozmos, onun kökenleri ve gelecekteki evrimi hakkındaki bilgimizin ilerlemesine meydan okumak.

Hâlâ ortaya çıkarılacak çok şey olduğunun farkında olsak da, gözlemlerimiz, hesaplamalarımız ve teorik çerçevemiz arasındaki bariz uyum, evren hakkındaki bilgimizin önemli ölçüde ve kesintisiz bir şekilde artacağını gösteriyordu.

Bununla birlikte, giderek daha karmaşık hale gelen gözlemler ve hesaplamalar sayesinde, evreni anlayışımızda görünüşte küçük bir “aksaklığın” ortaya çıkışı, görünüşte mükemmel şekilde yağlanmış dişlileri bozabilecek kapasitede olduğunu kanıtladı. İlk başta daha hassas hesaplamalar ve ölçümlerle çözülebileceği düşünülüyordu ancak durum öyle olmadı.

“Kozmolojik gerilim” (veya Hubble Gerginliği), Hubble parametresi H olarak adlandırılan değeri hesaplamak için kullandığımız iki yöntem arasındaki tutarsızlıktır.₀evrenin genişlemesini anlatıyor.

Hubble parametresi iki yol izlenerek hesaplanabilir:

• Yerel yani bize çok uzak olmayan gök cisimlerinin astrofiziksel gözlemleri: farklı mesafelerdeki cisimlerin hangi hızla uzaklaştığını hesaplamak mümkündür. Genişleme ve H₀ bu durumda hızlar ve mesafeler karşılaştırılarak hesaplanır.
• Hesaplamalar, evrenin çok erken dönemlerine kadar uzanan zayıf ve son derece uzak bir radyasyon olan kozmik mikrodalga arka plan CMB’sinden elde edilen verilere dayanmaktadır. Bu mesafeden topladığımız bilgiler, evrenin genişleme hızını ve Hubble parametresini hesaplamamızı sağlar.

Bu iki kaynak H’nin tam olarak eşit olmasa da çok yakın ve tutarlı değerlerini sağladı.₀ve o zamanlar iki yöntemin iyi bir uyum gösterdiği görülüyordu. Bingo.

“Rakamların birbirini tutmadığını” fark ettiğimizde 2013 yılı civarındaydı. Khalife, “Ortaya çıkan fark küçük görünebilir, ancak her iki taraftaki hata çubuklarının çok daha küçük olduğu göz önüne alındığında, iki ölçüm arasındaki fark daha da büyüyor” diye açıklıyor.

H’nin ilk iki değeri₀Aslında çok kesin değildi ve “hata çubukları” üst üste gelecek kadar büyük olduğundan, gelecekteki daha hassas ölçümlerin nihayet çakışacağı umudu vardı. “Sonra Planck deneyi ortaya çıktı, önceki deneylerle karşılaştırıldığında çok küçük hata çubukları verdi” ama yine de tutarsızlığı korudu ve kolay bir çözüme dair umutları boşa çıkardı.

Planck, SPK’nın daha önce hiç olmadığı kadar ayrıntılı bir görüntüsünü toplamak için 2007 yılında uzaya fırlatılan bir uyduydu. Birkaç yıl sonra açıklanan sonuçlar, tutarsızlığın gerçek olduğunu ve ılımlı bir endişenin ciddi bir krize dönüştüğünü doğruladı. Kısacası: Evrenin gözlemlediğimiz en yeni ve en yakın bölümleri, en eski ve en uzak olanlarından farklı bir hikaye anlatıyor, daha doğrusu farklı bir fiziğe uyuyor gibi görünüyor ki bu çok düşük bir ihtimal.

Çoğu kişi, eğer ölçümlerde bir sorun yoksa bunun teoride bir kusur olabileceğini düşünüyordu. Şu anda kabul edilen teorik modele ΛCDM adı verilmektedir. ΛCDM, büyük ölçüde, Albert Einstein tarafından bir yüzyıldan fazla bir süre önce formüle edilen, evren hakkındaki en olağanüstü, zarif ve gözlemsel olarak doğrulanan teori olan Genel Görelilik teorisine dayanmaktadır ve karanlık maddeyi (soğuk ve yavaş hareket eden olarak yorumlanır) ve karanlık enerjiyi hesaba katmaktadır. kozmolojik bir sabit olarak

Son yıllarda, ΛCDM modeline çeşitli alternatif modeller veya uzantılar önerildi, ancak şu ana kadar hiçbiri “gerginliği” önemli ölçüde azaltma konusunda ikna edici (hatta bazen önemsiz derecede test edilebilir) kanıtlanamadı.

Khalife, “Bu çeşitli modelleri test etmek, neyin işe yaradığını ve neyin hariç tutulabileceğini görmek önemlidir, böylece yolu daraltabilir veya yeni yönler bulabiliriz” diye açıklıyor. Kendisi ve meslektaşları, yeni makalelerinde daha önceki araştırmalara dayanarak bu modellerden 11 tanesini sıralayarak, oluşturulan teorik ormana bir miktar düzen getirdiler.

Modeller, SH’nin en son sonuçları da dahil olmak üzere hem yakın hem de uzak evrenden farklı veri setleri üzerinde analitik ve istatistiksel yöntemlerle test edildi.₀ES (Süpernova H₀ Durum Denklemi için) işbirliği ve SPT-3G (Güney Kutbu Teleskobu’nun SPK’yı toplayan yeni yükseltilmiş kamerası). İş şuydu: yayınlanan içinde Kozmoloji ve Astropartikül Fiziği Dergisi.

Önceki çalışmalarda uygulanabilir çözümler olduğu gösterilen seçilen modellerden üçü, sonuçta bu araştırmanın dikkate aldığı yeni veriler tarafından hariç tutuldu. Öte yandan diğer üç model hala gerilimi azaltabilecek gibi görünüyor ancak bu sorunu çözmüyor.

Khalife, “Bunların gerilimi istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde azaltabildiğini bulduk, ancak bu sadece çok büyük hata çubuklarına sahip olmaları ve yaptıkları tahminlerin kozmoloji araştırmasının standartları için fazla belirsiz olması nedeniyle” diyor.

“Çözmek ve azaltmak arasında bir fark var: bu modeller gerilimi istatistiksel açıdan azaltıyor, ancak çözmüyorlar”, yani hiçbirinin büyük bir H değeri öngörmediği anlamına geliyor₀ Sadece SPK verilerinden. Daha genel olarak, test edilen modellerden hiçbirinin gerilimi azaltma konusunda bu çalışmada incelenen diğerlerinden daha üstün olduğu kanıtlanmadı.

Khalife şu sonuca varıyor: “Testimiz sayesinde gerilimi çözmek için hangi modellere bakmamamız gerektiğini artık biliyoruz ve aynı zamanda gelecekte bakabileceğimiz modelleri de biliyoruz.”

Bu çalışma gelecekte geliştirilecek modellere temel oluşturabilir ve bunları giderek daha kesin verilerle sınırlandırarak evrenimiz için yeni bir model geliştirmeye daha da yaklaşabiliriz.