En tidlig mørk energimodel kunne løse en ekspanderende kosmologisk gåde

Meget mystik omgiver mørk energi og den kosmologiske konstant, de proxyer, der bruges til at forklare den accelererende udvidelse af universet. Ny forskning tyder på, at en tidlig model af mørk energi præsenterer en konkurrerende teori, der tilbyder alle fordelene ved nuværende modeller uden den bagage, der er forbundet med den kosmologiske konstant.

Universet udvider sig ikke kun, men gør det i en accelererende hastighed. Endnu, på trods af at astronomer, kosmologer og fysikere har været klar over dette i to årtier, kraften, der driver denne udvidelse, er stadig ukendt. En pladsholder eller fuldmagt for denne kraft, mørk energi – en glat væskelignende komponent, der fylder universet med et negativt tryk – er blevet indsat i standard kosmologiske modeller med den kosmologiske konstant (repræsenteret ved symbolet lambda), der bruges til at definere denne acceleration.

Men stadig, den sande natur af dette vigtige element i universet unddrager os os. Ny forskning offentliggjort i New Astronomy af Luz Ángela García, fysiker og astronom ved Universidad ECCI, Bogotá, Colombia og hendes medforfattere, Leonardo Castañeda og Juan Manuel Tejeiro fra Observatorio Astronómico Nacional, Universidad Nacional de Colombia, Colombia, foreslår en ny tilgang til at løse denne kosmiske gåde.

"Vores arbejde er et forslag til en kandidatmodel for mørk energi, som et alternativ til den standard kosmologiske konstant, " siger García, den tilsvarende forfatter til undersøgelsen. "Denne teoretiske model giver en mulig forklaring på den nuværende accelererede udvidelse af universet." Hun fortsætter med at forklare, at det nye aspekt af papiret er, at det antyder, at den kosmologiske konstant muligvis ikke er nødvendig for at beskrive mørk energi, og undgår således nogle vanskeligheder, som den præsenterer - nemlig den massive divergens mellem konstantens teoretiske forudsigelse og dens eksperimentelle værdi.

"Den kosmologiske konstant har alvorlige teoretiske problemer. Masser af alternative modeller er blevet foreslået, men nogle af dem skal være meget matematisk komplekse for at give en fysisk fortolkning af fænomenerne, " siger García. "Vi præsenterer en helt anden form for mørk energi, der ved konstruktion producerer den accelererede ekspansion i denne fase af universet, men udvikler sig også med rødforskydning; derfor, det kan kædes sammen med andre astronomiske observationer i fortiden." 'early dark energy model' (EDE) – en gruppe af modeller, der ser mørk energi virke i det tidlige univers – foreslået af García og hendes medforfattere efterligner den adfærd, der er beskrevet af den kosmologiske konstant og kan hjælpe forskere med at forstå, om alternative modeller til nuværende mørk energi teorier er mulige.

Endnu, mens de foreslår en radikal omvæltning af det mørke energi-paradigme, Garcías arbejde bygger i høj grad på de resultater og metoder, der gik forud for det. "Vi brugte lysstyrkeafstande fra supernovaer type Ia - kaldet standardlys, fordi deres regelmæssighed med hensyn til lysstyrke betyder, at de kan bruges af astronomer til at foretage afstandsmålinger - på samme måde som nobelprismodtagerne fra 2011 brugte dem til at opdage den accelererede udvidelse af universet, siger astronomen. vi pålægger begrænsninger fra den kosmiske mikrobølgebaggrund og målinger af Hubble-parameteren fra baryons akustiske svingninger (udsving i tætheden af ​​dagligdags baryonisk stof, det er, stof, der består af protoner og neutroner)."

Tiden er inde til en kritisk vurdering af mørk energi og den kosmologiske konstant. mens mysteriet omkring den accelererende udvidelse af universet består, moderne kosmologi er blevet forbedret i en sådan grad, at det ser mere plausibelt ud end nogensinde at finde dens løsning. "Det er en meget interessant tid for kosmologi, med mange igangværende og fremtidige undersøgelser, der har til formål at opdage mørk energi og dens natur. Projekter som DES (Dark Energy Survey), DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), eBOSS (udvidet Baryon Oscillation Spectroscopic Survey), og Euklid, blandt mange andre, lægger stramme begrænsninger på plausible kandidater til mørk energi, " siger García. "I den nærmeste fremtid, vi vil have et spektakulært 3-D kort med fordelingen af ​​galakserne i universet, og med det, vi vil afsløre de ultimative træk ved mørk energi."

García tilføjer, at hun og hendes medforfattere finder, at deres teoretiske model er en overbevisende beskrivelse af mørk energi og dens virkninger, sammenligner godt med den standard kosmologiske konstant, mens man ikke pådrager sig de grundlæggende spørgsmål, der stadig er åbne med sidstnævnte. "Universet er fuld af mysterier og mørke og uforklarlige stof-energikomponenter. Jeg føler mig meget beæret og begejstret over, at jeg kan tænke på disse fundamentale aspekter af universet for at leve, " slutter García. "Jeg har været inspireret til at forfølge en karriere inden for astronomi, siden jeg var lille, og det er ikke let for en kvinde og især i et udviklingsland, men jeg er overbevist om, at videnskaben vil betale sig, og at universet vil fortsætte med at overraske os."