Forskere forudsiger placeringen af ​​en ny kandidat til mystisk mørk energi

Astronomer har i to årtier vidst, at universets udvidelse accelererer, men fysikken i denne udvidelse forbliver et mysterium. Nu, et hold forskere ved University of Hawai'i i Mānoa har lavet en ny forudsigelse - den mørke energi, der er ansvarlig for denne accelererende vækst, kommer fra et stort hav af kompakte objekter spredt ud over hulrum mellem galakser. Denne konklusion er en del af en ny undersøgelse offentliggjort i The Astrofysisk tidsskrift .

I midten af ​​1960'erne, fysikere foreslog først, at stjernernes kollaps ikke skulle danne ægte sorte huller, men bør i stedet danne Generiske Objekter af Mørk Energi (GEODEs). I modsætning til sorte huller, GEODE'er 'bryder' ikke Einsteins ligninger med singulariteter. I stedet, et spinnende lag omgiver en kerne af mørk energi. Set udefra, GEODE'er og sorte huller ser for det meste ens ud, selv når "lydene" af deres kollisioner måles af gravitationsbølgeobservatorier.

Fordi GEODE'er efterligner sorte huller, det blev antaget, at de bevægede sig gennem rummet på samme måde som sorte huller. "Dette bliver et problem, hvis du vil forklare den accelererende udvidelse af universet, " sagde UH Mānoa Institut for Fysik og Astronomi forskningsstipendiat Kevin Croker, hovedforfatter af undersøgelsen. "Selvom vi sidste år beviste, at GEODE'er, i princippet, kunne give den nødvendige mørke energi, du har brug for masser af gamle og massive GEODE'er. Hvis de bevægede sig som sorte huller, holde sig tæt på synligt stof, galakser som vores egen Mælkevej ville være blevet forstyrret.''

Croker samarbejdede med UH Mānoa Institut for Fysik og Astronomi kandidatstuderende Jack Runburg, og Duncan Farrah, et fakultetsmedlem ved UH Institut for Astronomi og Institut for Fysik og Astronomi, at undersøge, hvordan GEODE'er bevæger sig gennem rummet. Forskerne fandt ud af, at det roterende lag omkring hver GEODE bestemmer, hvordan de bevæger sig i forhold til hinanden. Hvis deres ydre lag spinder langsomt, GEODE'er klumper sig hurtigere end sorte huller. Dette skyldes, at GEODE'er får masse fra selve universets vækst. For GEODE'er med lag, der spinder tæt på lysets hastighed, imidlertid, tilvæksten i masse bliver domineret af en anden effekt, og GEODE'erne begynder at frastøde hinanden. "Afhængigheden af ​​spin var egentlig ret uventet, " sagde Farrah. "Hvis det bekræftes af observation, det ville være en helt ny klasse af fænomener."

Holdet løste Einsteins ligninger under den antagelse, at mange af de ældste stjerner, som blev født, da universet var mindre end 2 procent af sin nuværende alder, dannede GEODE'er, da de døde. Da disse gamle GEODE'er fodrede sig med andre stjerner og rigelig interstellar gas, de begyndte at snurre meget hurtigt. Når den drejer hurtigt nok, GEODE'ernes gensidige frastødning fik de fleste af dem til at 'socialt distancere' til regioner, der med tiden ville blive de tomme hulrum mellem nutidens galakser.

Denne undersøgelse understøtter den holdning, at GEODE'er kan løse problemet med mørk energi, mens de forbliver i harmoni med forskellige observationer over store afstande. GEODE'er holder sig væk fra nutidens galakser, så de ikke forstyrrer sarte stjernepar, der tælles i Mælkevejen. Antallet af gamle GEODE'er, der kræves for at løse det mørke energiproblem, stemmer overens med antallet af gamle stjerner. GEODE'er forstyrrer ikke den målte fordeling af galakser i rummet, fordi de adskiller sig fra lysende stof, før det danner nutidens galakser. Endelig, GEODE'er påvirker ikke direkte de blide krusninger i eftergløden fra Big Bang, fordi de er født fra døde stjerner hundreder af millioner af år efter frigivelsen af ​​denne kosmiske baggrundsstråling.

Forskerne var forsigtigt optimistiske med hensyn til deres resultater. "Man troede, at uden en direkte påvisning af noget andet end en Kerr [Sort Hul]-signatur fra LIGO-Virgo [gravitationsbølgeobservatorier], du ville aldrig være i stand til at fortælle, at GEODE'er eksisterede, " sagde Farrah. Croker tilføjede, "men nu hvor vi har en klarere forståelse af, hvordan Einsteins ligninger forbinder stort og småt, vi har været i stand til at komme i kontakt med data fra mange fællesskaber, og et sammenhængende billede begynder at danne sig."

Ifølge Runburg, hvis primære forskningsinteresse ikke er relateret til GEODE'er, "den mest spændende konsekvens, for mig, er, at tidligere afbrudte forskersamfund nu har fælles fodslag. Når forskellige samfund arbejder sammen, helheden bliver altid noget større end summen af ​​delene."