Bugün evrende sayısız yıldızın ve galaksinin parıldadığını görüyoruz, fakat gerçekte orada ne kadar madde var? Soru yeterince basit ama cevap şaşırtıcı görünüyor.
Bu ikilem büyük ölçüde var çünkü mevcut kozmolojik gözlemler, maddenin mevcut evrende nasıl dağıldığı konusunda anlaşamıyor.
Evrenin tüm unsurlarının (sıradan madde, karanlık madde ve karanlık enerji) fizik yasalarına göre nasıl geliştiğini izleyen yeni bir bilgisayar simülasyonu yararlı olabilir. Çarpıcı görüntüler, resimde görünen galaksileri ve galaksi kümelerini gösteriyor Evrendenilen şeyle beslenir Kozmik ağ. Bu ağ Evrendeki en büyük yapıSıradan maddeden veya baryonik maddeden oluşan filamentlerden yapılmış ve Karanlık madde.
Yalnızca karanlık maddeye bakan önceki simülasyonların aksine, FLAMINGO (Yeni Nesil Gözlemleri Yorumlamak için Tüm Gökyüzü Haritalama ile Tam Ölçekli Büyük Ölçekli Yapı Simülasyonu’nun kısaltması) adlı bir proje tarafından yürütülen yeni çalışma, aynı zamanda düzenli maddeyi de izliyor.
İlgili: Bir simülasyonda mı yaşıyoruz? Bu akıllara durgunluk veren hipotezdeki sorun.
Hollanda’daki Leiden Üniversitesi’nden profesör ve Flamingo projesiyle ilgili üç yeni araştırmanın ortak yazarı Jupp Shaye, bir makalede “Karanlık madde yerçekimine hükmetse de, sıradan maddenin katkısı artık göz ardı edilemez” dedi. ifade.
Evrenin gerçekte ne kadar madde içerdiğine gelince, gökbilimciler bunun gibi bilgisayar simülasyonlarının sadece kozmik açıdan göz kamaştırıcı olmadığını, aynı zamanda kozmolojide “S8 gerilimi” adı verilen büyük bir tutarsızlığın nedenini belirlemeye yardımcı olacak önemli araştırmalar olduğunu söylüyorlar. Bu, maddenin evrende nasıl dağıldığına dair devam eden tartışmadır.
S8 gerilimi nedir?
Evreni keşfederken gökbilimciler bazen S8 parametresi olarak bilinen parametreyle çalışırlar. Bu parametre esas olarak evrenimizdeki tüm maddenin ne kadar “yığılmış” veya sıkı bir şekilde paketlenmiş olduğunu tanımlar ve düşük kırmızıya kayma gözlemleri olarak bilinen gözlemler kullanılarak kesin olarak ölçülebilir. Gökbilimciler tarafından kullanılır Kırmızıya kayma Bir nesnenin ne kadar uzakta olduğunu ölçmek için Yerve “zayıf” gibi düşük kırmızıya kayma çalışmaları Yerçekimi merceği “Anketler” uzak ve dolayısıyla daha eski evrende ortaya çıkan süreçlere ışık tutabilir.
Ancak S8’in değeri bir fonksiyon kullanılarak da tahmin edilebilir. Standart biçim Kozmoloji. Bilim adamları esasen modeli nesnenin bilinen özelliklerine uyacak şekilde ayarlayabilirler Kozmik mikrodalga arka planı (CMB), Büyük Patlama’dan kalan radyasyondur ve maddenin topaklanmasını oradan hesaplar.
İşte olay şu.
CMB deneyleri, zayıf yerçekimsel merceklenme araştırmalarından daha yüksek bir S8 değeri buldu. Kozmologlar nedenini bilmiyorlar ve bu çelişkiye S8 gerilimi diyorlar.
Aslında S8 gerilimi kozmolojide gelişmekte olan bir krizdir ve ünlü kuzeninden biraz farklıdır: Hubble gerilimiBu, bilim adamlarının evrenin genişleme hızını belirlerken karşılaştıkları çelişkileri ifade ediyor.
Ekibin yeni simülasyonunun S8 titreşim sorununa bir cevap vermemesi büyük bir mesele çünkü yalnızca karanlık maddenin gelişen evren üzerindeki etkilerini hesaba katan önceki simülasyonların aksine, en son çalışma, karanlık maddenin etkilerini hesaba katıyor. hem de sıradan bir konu. Karanlık maddenin aksine sıradan madde tarafından yönetilir. yer çekimi Evrendeki gazın ürettiği basıncın yanı sıra. Örneğin galaktik rüzgarların etkisiyle Süpernova Patlamalar ve aktif olarak biriken Süper kütleli kara delikler Bunlar, sıradan maddenin parçacıklarını galaksilere üfleyerek yeniden dağıtan çok önemli süreçlerdir. uzay.
Bununla birlikte, sıradan maddenin yeni çalışmasının yanı sıra daha aşırı galaktik rüzgarlardan bazılarını incelemek bile, mevcut evrende gözlemlenen zayıf madde kümelenmesini açıklamak için yeterli olmadı.
Shay, Space.com’a “Burada ne yapacağımı şaşırdım” dedi. “Heyecan verici bir olasılık, gerilimin kozmolojinin Standart Modelindeki, hatta fiziğin Standart Modelindeki kusurlara işaret etmesidir.”
resim 1 ile 4
Garip fizik mi yoksa kusurlu bir model mi?
Peki bu S8 gerilimi nereden kaynaklandı?
Birleşik Krallık’taki Liverpool John Morris Üniversitesi’nden teorik astrofizikçi ve üç yeni araştırmanın ortak yazarı Ian McCarthy, Space.com’a “Bunu bu kadar heyecan verici kılan şeyin ne olduğunu bilmiyoruz” dedi.
Ancak FLAMINGO tarafından yürütülen bilgisayar simülasyonları bizi bu hedefe bir adım daha yaklaştırabilir. Bu, S8’deki tedirginliklerin nedenini ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir çünkü evrenin varsayımsal bir büyük haritası mevcut ölçümlerimizdeki potansiyel hataları tanımlamaya yardımcı olabilir. Örneğin gökbilimciler, sorunun büyük ölçekli yapıların gözlemlerindeki genel belirsizlikten kaynaklanabileceği veya CMB’nin kendisindeki bir sorunla ilgili olabileceği gibi, konuya ilişkin daha sıradan açıklamaları yavaş yavaş göz ardı ediyorlar.
Aslında ekip, doğal maddenin etkilerinin mevcut simülasyonlara göre çok daha güçlü olmasını bekliyor. Ancak simülasyonlar galaksilerin ve galaksi kümelerinin gözlemlenen özellikleriyle iyi uyum sağladığından bu da pek olası görünmüyor.
McCarthy, “Bu olasılıkların tümü çok heyecan verici ve temel fizik ve kozmoloji açısından önemli çıkarımlara sahip” dedi. Ancak en ilginç olasılık “Standart Modelin bir şekilde yanlış olmasıdır.”
McCarthy, örneğin, karanlık maddenin Standart Modelde dikkate alınmayan garip, kendi kendine etkileşime giren özelliklere sahip olabileceğini ve S8 titreşiminin daha büyük ölçeklerde yerçekimi teorimizin çöküşünü gösterebileceğini söyledi.
Ancak en son simülasyonlar doğal maddenin ve atom altı parçacıkların etkilerini takip ederken… Nötrinolar – Her ikisinin de galaksilerin çağlar boyunca nasıl evrimleştiğine dair doğru tahminler yapmak için önemli olduğu bulundu; ancak S8 gerilim problemini çözmediler.
Şaşırtıcı olan şey şu: Düşük kırmızıya kaymalarda evren, Standart Model’in öngördüğünden fark edilir derecede daha az dağınıktır. Ancak evrenin yapılarını araştıran ölçümler arasında McCarthy, CMB ve düşük kırmızıya kayma ölçümlerinin “standart model tahminleriyle tamamen tutarlı olduğunu” söyledi. “Evren, kozmik tarihin büyük bölümünde beklendiği gibi davranmış gibi görünüyor, ancak bu daha sonra kozmik tarihte değişti.”
Belki de S8 gerilimini çözmenin anahtarı, bu değişikliğe tam olarak neyin yol açtığını yanıtlamakta yatıyor.
“Analist. Tutkulu zombi gurusu. Twitter uygulayıcısı. İnternet fanatiği. Dost pastırma hayranı.”