Bilim insanları kozmik yapı büyümesindeki gizemli baskılamayı tespit etti

Yeni bir çalışma yayınlandı içinde Fiziksel İnceleme Mektupları ΛCDM modelini test etmek için en eksiksiz galaksi kümeleme verilerini analiz ederek evrendeki kozmik yapıların oluşumundaki tutarsızlıkları ortaya çıkararak yeni bir fiziğe işaret ediyor.

ΛCDM modeli, evrenin evrimini, genişlemesini ve yapısını tanımlayan standart kozmoloji modelidir. Soğuk karanlık maddeyi (CDM), normal maddeyi, radyasyonu ve karanlık enerjiyi açıklayan kozmolojik sabiti (Λ) kapsar.

Model, evrenin büyük ölçekli yapısı, evrenin hızlanan genişlemesi ve Büyük Patlama’nın ardından oluşan kozmik mikrodalga arka plan (CMB) radyasyonu dahil olmak üzere birçok kozmolojik gözlemi açıklamada başarılı oldu.

Buna rağmen ΛCDM kozmik enflasyon, karanlık enerji ve karanlık madde gibi olayları açıklamakta başarısız oluyor. DESI’den (Karanlık Enerji Araştırma Aracı) elde edilen veriler gibi son gözlemler, ΛCDM’de potansiyel anormallikler olduğunu öne sürdü.

Araştırma ekibi, bu anormalliklerin bağlantılı olup olamayacağını ve belirli yeni bir fiziksel modele işaret edip edemeyeceğini analiz etmeyi amaçladı.

Ekip, New Jersey’deki İleri Araştırmalar Enstitüsü’nden Dr. Shi-Fan Chen; Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nden Prof. Mikhail Ivanov; Columbia Üniversitesi’nden Dr. Oliver Philcox; ve Cornell’de yüksek lisans öğrencisi Lukas Wenzl.

Çalışmalarının ardındaki motivasyondan bahseden Dr. Chen şunları söyledi: “Evren hakkında herhangi bir şeyi tahmin edebilmek harika, ancak özellikle güzel olan şey, ölçümlerini tek bir tutarlı etkili teori kullanarak modelleyebileceğimiz birçok araştırmadan elde edilen birçok farklı gözlemlenebilir veriye sahip olmamızdır. “

Kozmik noktaları birleştirme

Bahsedildiği gibi, ΛCDM modeli son gözlemlere dayanan belirli olayları açıklamakta başarısız olmaktadır.

Bunlar, evrenin genişleme hızına ilişkin doğrudan ve dolaylı ölçümler arasındaki anlaşmazlığı (Hubble gerilimi), madde kümelenmesinin, yani yapı büyümesinin doğrudan ve dolaylı ölçümleri arasındaki anlaşmazlığı (σ₈ gerilim) ve dinamik karanlık enerjiye dair olası kanıtları öne süren son DESI verileri.

Araştırma ekibinin yaklaşımı yeni çünkü aynı altta yatan fiziğin bu anormallikleri açıklayıp açıklayamayacağını görmek istiyorlar. Hipotezi test etmek için araştırmacılar, kapsamlı bir veri seti oluşturmak amacıyla birden fazla kaynaktan alınan ölçümleri birleştirdi.

Bu, kuzey ve güney galaktik başlıklara sahip BOSS (Baryon Salınım Spektroskopik Araştırması) DR12 veri setini, farklı kırmızıya kayma aralıklarını kapsayan LOWZ (düşük kırmızıya kayma galaksileri) ve CMASS (yüksek kütleli galaksiler) örneklerini ve Planck CMB yerçekimsel mercekleme haritalarıyla çapraz korelasyonu içeriyordu. .

Bu veriler, DESI’nin bulgularını test etmek için standart ΛCDM modeli dahilinde ve dinamik bir karanlık enerji modeli dahilinde iki ortamda analiz edildi.

Dr. Philcox, seçilen verilerin yüksek doğruluğunu nasıl koruduklarını açıkladı. “Galaksi örnekleri için gerçekten tutarlı tanımlar seçmeye çalıştık, seçim kriterlerindeki kazara hatalarla mevcut verilerin bir kısmını attık, geçmiş analizlerde bu veriler kullanılmış olsa bile istatistiksel kısıtlamalarımız pahasına.”

“Ayrıca, önceki makalelerin bir parçası olarak CMB merceklemesi ile çapraz korelasyonlar üzerinde birçok test gerçekleştirdik ve ortada belirgin bir sistematiğin bulunmadığından emin olduk.”

Çok yavaş büyüyen bir evren mi?

ΛCDM analizi, kozmik yapıların tahmin edilenden biraz daha düşük bir büyüme oranını ortaya çıkardı ve Planck’ın sonuçlarıyla önemli bir anlaşmazlık (4,5σ gerilim) gösterdi.

Ek olarak madde yoğunluğu, Hubble sabiti ve yapı büyümesine ilişkin mevcut değerleri de doğruladı.

Dinamik karanlık enerji analizinde ekip, dinamik karanlık enerjiye dair güçlü bir kanıt bulamadı; bu da karanlık enerjinin kozmolojik bir sabit gibi davrandığını öne sürüyor. Gözlemlenen yapı büyümesinin bastırılması, ΛCDM analizi tarafından tahmin edilenlere benzer.

Son olarak, Hubble sabitinin değeri Planck verileriyle uyumludur ancak doğrudan yerel ölçümlerle çelişmektedir.

Prof. Ivanov şöyle açıkladı: “Karanlık enerjinin etkilerinin en belirgin olduğu geç evrendeki yapı oluşumunun, en azından BOSS araştırmasındaki galaksiler tarafından ölçüldüğü üzere, erken evren ve CMB’den gelen beklentilerle karşılaştırıldığında büyük ölçüde bastırılmış göründüğünü bulduk. “

“Genişleme tarihinin karanlık enerjinin standart kozmolojik sabit formundan sapmasına izin verdiğimizde bile bu doğrudur.”

Yeni fizik veya verilerdeki hatalar

Ekibe göre, baskılanmış yapı büyümesinin rastgele bir şans olma ihtimali 300.000’de 1’dir; bu da verilerde veya yeni fizikte bilinmeyen sistematik şeklinde açıklanamayan bir şeyin meydana geldiğini güçlü bir şekilde akla getiriyor.

Bulgular ayrıca σ için bugüne kadarki en güçlü kanıtı sağlıyor.₈ gerilim ve dinamik karanlık enerjinin bunu çözemeyeceğini gösteriyor.

Wenzl şöyle açıkladı: “Bahsedilen yeni gözlem teknikleri ve sistematik testlere ek olarak, eğer bu sinyal hayatta kalırsa, ne tür yeni fiziğin CMB ile olan gerilimi çözmeye yardımcı olabileceğini görmek ilginç olacak.”

“Örneğin, aksiyonik karanlık madde veya kendisiyle veya baryonlarla bir şekilde etkileşime giren ve yapının oluşumunu değiştirebilecek karanlık madde gibi standart olmayan karanlık madde adaylarının sinyali açıklayabilmesi çok güzel olurdu.”

Çalışmanın bulguları, kozmik yapı oluşumuna ve daha da önemlisi kozmolojideki en temel modellerden birine ilişkin anlayışımıza meydan okuyor.

Yaklaşan galaksi araştırmalarından elde edilecek veriler, bu tutarsızlıklar ve evrendeki büyük ölçekli yapılara ilişkin anlayışımızda köklü bir değişikliğe ihtiyacımız olup olmadığı konusunda netlik sağlayacaktır.

© 2025 Science X Ağı