Kozmolojik gözlemleri daha iyi açıklayan karanlık maddeye alternatifler düşünmemiz gerekiyor

Doğanın sabitleri (ışık hızı gibi şeylerin nasıl davrandığını belirleyen sayılar) zamanla değişir mi? evren genişledikçe? Yapmak hafif biraz yorulmak geniş kozmik mesafeler kat etmek? Karanlık madde ve karanlık enerjinin bu kozmolojik fenomenleri açıkladığına inanılıyordu, ancak son araştırmalar evrenimizin karanlık madde veya karanlık enerji olmadan genişlediğini gösteriyor.

Karanlık madde ve karanlık enerjiyi ortadan kaldırmak, boyut ve yaşla ilgili beklentilere uymayan galaksileri hesaba katmaya çalışırken ortaya çıkan “imkansız erken galaksi sorununu” çözer. Mevcut kozmolojik gözlemlerle uyumlu karanlık madde ve enerjiye bir alternatif bulmak, buna şunlar dahildir: galaksi dağılımımümkün.

Karanlık madde

Karanlık madde, maddenin varsayımsal bir biçimidir sıradan maddeyle hiçbir şekilde etkileşime girmeyen, sadece yerçekimi yoluyla. Astrofiziksel ve kozmolojik gözlemlerimizi açıklamak için teorik bir yol olarak önerildi. Sıradan madde, karanlık madde içinde herhangi bir direnç olmadan hareket edebilir ve bunun tersi de geçerlidir.

Uzayda, yerçekimi kuvveti bir nesnenin yörüngede dönme hızını belirler. Çevredeki yörüngedeki nesnelerden beklenenden daha yüksek bir hız, karanlık maddenin varlığı ve kütle çekim kuvveti.

Karanlık maddenin kütle çekim kuvveti, ışık ışınlarını bükerek normal madde gibi kütle çekimsel mercek etkisi yaratabilir. Bu, bükülmeye neden olan nesnedeki karanlık maddenin, örneğin galaksilerde ve galaksi kümelerinde ölçülmesini sağlar.

Karanlık maddenin varlığına dair en sağlam destek, karanlık maddenin içinde gözlemlenen küçük değişikliklerden geliyor. kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu (büyük patlamadan kalan radyasyon), ile ölçüldü giderek daha yüksek hassasiyet.

Karanlık maddenin varlığına dair bir diğer argüman ise evrenin sınırlı yaşı içinde galaksiler gibi büyük ölçekli yapıların karanlık madde olmadan oluşamayacağıdır.

Alternatif teoriler

Var karanlık maddeye alternatifler birçok astrofiziksel gözlemi açıklar. En eski ve en popüler teori değiştirilmiş Newton dinamiği (MoND), Newton’un kütle çekim kuvvetinin ters kare yasasının, Newton kuvvetinin ihmal edilebilir düzeye indiği çok uzak mesafelerde algılanabilir hale gelen tam bir kuvvetin basitleştirilmiş bir versiyonu olduğunu ileri sürmektedir.

Başka bir alternatif, Einstein’ın göreli etkilerini içeren ve MoND’nin sınırlı olduğu kozmik mikrodalga arka plan radyasyonu gibi gözlemleri açıklayan bir MoND versiyonudur. Sonra önerilen teori vardır geri kalmış yerçekimi bu tür gözlemlere uyduğunu da iddia ediyor.

Gökbilimciler öğrenince şaşırdım birçok gözlemin gösterdiği gibi karanlık maddenin tamamen yokluğu veya karanlık madde eksikliği olan yapılarBu durum onun varlığını sorgulamaya yol açıyor.

Daha sonra, sorunun ne gibi bir nedenden kaynaklanabileceğine dair bir açıklama bulmak gerekir, örneğin: yakın galaksilerin geçişi sırasında oluşan gelgit kuvvetleri karanlık maddeyi sıyırıp götürüyorHatta kütlesi bile Samanyolu’nun yakın zamanda kozmolojiden beklenenden çok daha küçük olduğu belirlendi.

Karanlık madde var mı?

Son keşifler karanlık maddenin varlığı konusunda şüphe yaratıyor. Kapsamlı araştırmalara ve milyarlarca dolarlık yatırıma rağmen, herhangi bir karanlık madde doğrudan tespit edilemedi.

Karanlık enerji teorisi, gözlemlendiği gibi, maddenin yerçekimi kuvvetini ortadan kaldırır ve evrenin zamanla daha hızlı genişlemesine neden olur. Doğanın sabitlerinin birbiriyle ilişkili değişimi, değişen kuplaj sabitleri (CCC), zamanla yer çekimini ve doğanın diğer kuvvetlerini zayıflatarak aynı etkiyi elde edebilir, karanlık enerjiye olan ihtiyacı ortadan kaldırabilir.

Enerji kaybı sonucu ışığın yavaşladığını varsayan yorgun ışık (TL) etkisiyle birleştiğinde, böyle bir kozmolojik model karanlık maddeye yer yokCCC yaklaşımı, Büyük Patlama’dan sonra evrenin aşırı hızlı genişlemesinden sorumlu olduğu düşünülen karanlık enerji benzeri sabitin yerini de alabilir. şişirme.

Evrenin yaşı, evrenin tarihsel genişleme oranından belirlenir ve genişleme için kullanılan modele bağlı olarak değişebilir. Süpernova türü 1a olarak adlandırılan patlayan yıldızların kırmızıya kaymasını ve gözlenen parlaklıklarını ölçmek, genişleme oranını belirleyebilir.

Kırmızıya kayma, yayılan nesnenin geri çekilme hızına bağlı olarak spektral çizgi frekanslarının düşmesidir, uzaklaşan bir ambulans sireninin frekansına benzer. Yorgun ışık etkisinden kaynaklanan kırmızıya kaymanın genişleme kırmızıya kaymasıyla bir arada bulunmasına izin vererek, evrenin genişleme oranı azalır ve evrenin yaşı artar.

Bu yeni model evrenin bizim düşündüğümüzden daha yaşlı olduğunu öngörüyor.CCC kozmolojisinde 26,7 milyar yıl standart kozmolojideki 13.8’e kıyasla – ve galaksilerin ve kümelerinin karanlık madde olmadan oluşmasına izin verir. Yapıların oluşmaya başladığı erken zamanlarda evrenin yaşındaki artış yeni modelde 100 kata kadar daha büyüktü.

Yerçekimi kuvvetini azaltan karanlık maddenin yokluğu ve maddenin çökerek yapı oluşturma süresini artırır CCC modelinde artan yaşla büyük ölçüde telafi edilmektedir.

Zamanın yavaşlaması

Evrenin genişlemesi zamanın yavaşlamış gibi görünmesine neden oluyor uzak galaksileri gözlemlerkenCCC+TL modeli aşağıdakilerle uyumludur: zaman genişlemesini gösteren gözlemler Uzak nesnelerde saatin yavaşlamasına neden olan etki.

CCC+TL modeline yönelik ortaya çıkan eleştiriler yorgun ışık kavramının sunduğu eksiklikler veya kırmızıya kayma analizi gibi hatalı analizler gibi hatalı hipotezlere güvenmek kozmik mikrodalga arka plan sıcaklıkları. CCC kozmolojisindeki tek bir serbest parametre, ilgili sabit değerlerine asimptotik olarak yaklaşan tüm sabitlerin değişimini belirler. Standart kozmolojide olduğu gibi, CCC kozmolojisinin yalnızca iki serbest parametresi vardır. CCC’ye yorgun ışık eklemek herhangi bir ek serbest parametre gerektirmez.

Standart kozmoloji modeli, süpernovaların parlaklığını ölçerken kırmızıya kaymayı hesaba katmak gibi gözlemlere uyması için karanlık madde gerektirir. Karanlık madde ayrıca galaksi dönüş eğrileri, galaksi kümeleri veya kütleçekimsel merceklenme gibi fiziksel süreçleri açıklamak için de kullanılır. CCC+TL kozmolojisini kullanmak, daha önce karanlık maddeye atfedilen astrofiziksel gözlemleri hesaba katmak için alternatif fiziksel süreçleri ciddi şekilde düşünmemiz gerektiği anlamına gelir.

Bu makale şu kaynaktan yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Oku orijinal makale.