Perşembe günü, evren tarihindeki en büyük ve en kesin çalışma olduğunu söyledikleri çalışmayı yürüten gökbilimciler, evrenin yayılmasını hızlandıran gizemli güç olan karanlık enerjiye ilişkin anlayışlarında büyük bir kusur keşfetmiş olabileceklerini duyurdular.
Karanlık enerjinin hem günümüzde hem de kozmik tarih boyunca evrende sabit bir güç olduğuna inanılıyordu. Ancak yeni veriler bunun daha değişken olabileceğini, güçlenebileceğini veya zayıflayabileceğini, zamanla tersine dönebileceğini ve hatta azalabileceğini öne sürüyor.
Johns Hopkins Üniversitesi ve Baltimore'daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü'nden gökbilimci Adam Riess, “Biden'ın da söyleyeceği gibi, bu bir BFD” dedi. Karanlık enerjinin keşfi nedeniyle 2011 Nobel Fizik Ödülü'nü diğer iki gökbilimciyle paylaştı ancak bu yeni çalışmaya dahil olmadı. “Bu, 25 yıldır karanlık enerjinin doğası hakkında sahip olduğumuz ilk gerçek ipucu olabilir” dedi.
Bu sonuç doğrulanırsa, gökbilimcileri ve geri kalanımızı, evrenin nihai kaderi hakkında uzun süredir devam eden korkunç tahminlerden kurtarabilir. Eğer karanlık enerjinin çalışması zaman içinde sürekli olsaydı, sonunda tüm yıldızları ve galaksileri birbirinden o kadar uzaklaştırırdı ki, atomlar bile parçalanır, evreni tüm yaşamdan, ışıktan, enerjiden ve düşünceden yoksun bırakır ve onu kozmik evrenin sonsuz düşüşüne mahkum ederdi. hoşnutsuzluk. Bunun yerine, karanlık enerji rotayı değiştirebilecek ve evreni daha zengin bir geleceğe yönlendirebilecek kapasitede görünüyor.
Anahtar kelimeler “yapabilir” ve “yapabilir”. Yeni bir keşfin istatistiksel bir tesadüf olma şansı yaklaşık 400'de birdir; bu, üç sigma adı verilen ve bir keşif için altın standardın çok altında olan ve beş sigma adı verilen bir belirsizlik düzeyine dönüşür: 1,7 milyonda bir şans. Fizik tarihinde, daha fazla veri veya verilerin daha iyi yorumlanması ortaya çıktıkça, beş sigma olayları bile ortadan kaybolmuştur.
Bu haber, Karanlık Enerji Spektroskopik Enstrümanı (DESI) adı verilen büyük bir uluslararası işbirliğinin bir dizi makale olarak yayınladığı ilk ilerleme raporunda yer alıyor. Grup, 11 milyar yıllık kozmik zaman boyunca 40 milyon galaksinin konum ve hızlarının üç boyutlu bir haritasını oluşturmak için beş yıllık bir projeye yeni başladı. İlk yıl gözlemlerine dayanan ilk harita yalnızca altı milyon galaksiyi kapsıyor. Sonuçlar bugün Amerikan Fizik Derneği'nin Sacramento, Kaliforniya'daki toplantısında ve İtalya'daki Rencontres de Moriond konferansında açıklandı.
DESI direktörü Michael Levi, bir röportajda şunları söyledi: “Şu ana kadar evrene dair en iyi modelimizle genel bir tutarlılık görüyoruz, ancak aynı zamanda karanlık enerjinin zaman içinde evrimleştiğini öne sürebilecek potansiyel olarak ilginç bazı farklılıklar da görüyoruz.” Projeyi yöneten Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı.
Lawrence Berkeley laboratuvarında astrofizikçi ve projenin sözcüsü olan Nathalie Palanque-Delabrouille bir röportajda DESI ekibinin maaş çukuruna bu kadar çabuk ulaşmayı beklemediğini söyledi. İlk yılın sonuçları zaten bilinenleri doğrulamaya hizmet etti ve şunları söyledi: “Temel olarak standart modeli doğruladığımızı düşündük.”
Ama bilinmeyen onlara doğru atladı.
Bilim insanları haritalarını diğer kozmolojik verilerle birleştirdiklerinde, bunun, karanlık enerjinin sabit ve değişmez olduğunu varsayan, başka türlü güvenilir olan Evrenin Standart Modeli ile pek uyuşmadığını gördüklerinde şaşırdılar. Değişen karanlık enerji veri noktalarına daha iyi uyuyor.
“Bu kesinlikle bir meraktan daha fazlası,” dedi Dr. Palanque Delabrouille. “Ben buna bir ipucu derdim. Evet, henüz kanıt değil ama ilginç.”
Ancak kozmologlar bu tavsiyeyi çok ciddiye alıyorlar.
Evrenin genişlemesini ölçme çabalarına öncülük eden Chicago Üniversitesi'nden astrofizikçi Wendy Freedman, yeni araştırmayı “mükemmel veriler” olarak övdü. Sonuçlar, “kozmolojinin en büyük gizemi olmaya devam eden, evrenin baskın bileşeni olan karanlık enerjiyi anlamaya yönelik yeni bir pencere potansiyelini açıyor” dedi. “Oldukça heyecan verici.”
“Karanlık enerji” terimini türeten Chicago Üniversitesi'nden emekli profesör Michael Turner, bir e-postada şunları söyledi: “Veri kümelerini birleştirmek zor olsa da ve bunlar DESI'nin erken sonuçlarıdır, bunun olası kanıtı “Karanlık enerjinin 20 yıl önce kozmik ivmenin sağlam bir şekilde yerleşmesinden bu yana duyduğum en iyi haber sabit değil.”
Karanlık enerji, 1998 yılında Dr. Riess, evrenin genişlemesinin çoğu gökbilimcinin beklediği gibi yavaşlamadığını, hızlandığını keşfetti. İlk gözlemler, bu karanlık enerjinin, Einstein'ın evrenin kendi yerçekimi nedeniyle neden çökmediğini açıklamak için denklemlerine eklediği, Yunanca lambda harfiyle gösterilen ünlü bir şekerleme faktörü gibi davrandığını gösteriyor gibiydi. Daha sonra bunu en büyük hatası olarak nitelendirdi.
Ama belki de çok erken konuştu. Einstein'ın belirttiği gibi, lambda bizzat uzayın bir özelliğiydi: Evren genişledikçe uzay ne kadar fazlaysa, karanlık enerji de o kadar fazlaydı, bu da daha da zorlaşıyor ve sonunda kontrolden çıkmış, ışıksız bir geleceğe yol açıyordu.
Karanlık enerji, yüzde 70'i karanlık enerji (lambda), yüzde 25'i soğuk karanlık madde (yavaş hareket eden egzotik parçacıklardan oluşan bir koleksiyon) ve yüzde 5'i atomik maddeden oluşan LCDM olarak bilinen evrenin standart modelinde yerini aldı. Bu model şu ana kadar hasar gördü ancak yeni James Webb Uzay Teleskobu tarafından kırılmadı. Peki ya kozmolojik modelin varsaydığı gibi karanlık enerji sabit değilse?
Bu w adı verilen bir parametredir., Bu, karanlık enerjinin yoğunluğunun veya şiddetinin bir ölçüsüdür. Einstein'ın karanlık enerji versiyonunda bu sayı, evrenin ömrü boyunca -1 değerinde sabit kalır. Kozmologlar bu değeri 25 yıldır modellerinde kullanıyorlar.
Ancak karanlık enerjinin bu versiyonu yalnızca en basit olanıdır. “DESI ile artık bu basit modelin ötesine geçmemizi sağlayacak bir hassasiyet düzeyine ulaştık” dedi Dr. Palanque-Delabrouille, “karanlık enerjinin yoğunluğunun zaman içinde sabit olup olmadığını veya zaman içinde dalgalanmalar ve evrimler sergileyip sergilemediğini görmek için.”
Yapımı 14 yıl süren DESI projesi, evrenin geçmişte farklı noktalarda ne kadar hızlı genişlediğini ölçerek karanlık enerjinin sabitliğini test etmeyi amaçlıyordu. Bunu yapmak için bilim adamları, Kitt Peak Ulusal Gözlemevi'nde, aynı anda çok sayıda galaksiyi spektroskopik olarak inceleyebilecek ve Dünya'dan ne kadar hızlı uzaklaştıklarını öğrenebilecek 5.000 fiber optik dedektörle donatılmış bir teleskopla donattılar.
Mesafe ölçüsü olarak araştırmacılar, galaksilerin kozmik dağılımındaki akustik baryon salınımları adı verilen tümsekleri kullandılar. Bu tümsekler, henüz 380.000 yaşındayken evreni dolduran sıcak plazmadaki ses dalgaları tarafından evrene damgalanmıştı. O zamanlar tümseklerin çapı yarım milyon ışık yılıydı. Şimdi, 13,5 milyar yıl sonra, evren binlerce kez genişledi ve şu anda 500 milyon ışıkyılı çapında olan zirveler, pratik kozmik ölçütler olarak hizmet ediyor.
DESI bilim adamları, son 11 milyar yıllık kozmik tarihi yedi zaman dilimine ayırdılar. (Evren 13,8 milyar yaşındadır.) Bu tümseklerin her biri için, bu tümseklerin boyutunu ve içlerindeki galaksilerin bizden ve birbirlerinden ne kadar hızlı uzaklaştığını ölçtüler.
Araştırmacılar hepsini bir araya getirdiğinde, olağan varsayımın (sabit bir karanlık enerji) evrenin genişlemesini açıklamak için uygun olmadığını buldular. Son üç dönemdeki galaksilerin olması gerekenden daha yakın görünmesi, karanlık enerjinin zamanla evrimleşebileceğini akla getiriyor.
“Ve aslında karanlık enerjinin özelliklerinin basit bir kozmolojik sabite karşılık gelmediğinin ancak bazı sapmalara sahip olabileceğinin bir göstergesini görüyoruz” dedi Dr. Palanque Delabrouille. “Ve bunu ilk kez yaşıyoruz.” Ama tekrar vurguladı: “Ben buna henüz kanıt diyemem. Çok çok zayıf.”
Zaman ve daha fazla veri, karanlık enerjinin kaderini ve kozmologların savaşta test edilmiş evren modelini ortaya çıkaracak
“LCDM, onu her yönden etkileyen hassas testlerle adım adım ilerliyor” dedi Dr. Turner. “Ve iyi gidiyor. Ama hepsini bir araya getirdiğinizde bir şeylerin yanlış olduğu ya da bir şeylerin eksik olduğu anlaşılıyor. Şeyler birbirine tam olarak uymuyor. Ve DESI en son ipucudur.”
Dr. DESI sonuçlarına erken bakan Johns Hopkins'ten Riess, “ipucunun” doğrulanması halinde evrenin yaşı veya büyüklüğü gibi diğer kozmolojik ölçümleri zayıflatabileceğini kaydetti. E-postasında “Bu sonuç çok ilginç ve bunu ciddiye almalıyız” diye yazdı. “Bu deneyleri başka neden yapıyoruz?”
Karanlık enerjinin hem günümüzde hem de kozmik tarih boyunca evrende sabit bir güç olduğuna inanılıyordu. Ancak yeni veriler bunun daha değişken olabileceğini, güçlenebileceğini veya zayıflayabileceğini, zamanla tersine dönebileceğini ve hatta azalabileceğini öne sürüyor.
Johns Hopkins Üniversitesi ve Baltimore'daki Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü'nden gökbilimci Adam Riess, “Biden'ın da söyleyeceği gibi, bu bir BFD” dedi. Karanlık enerjinin keşfi nedeniyle 2011 Nobel Fizik Ödülü'nü diğer iki gökbilimciyle paylaştı ancak bu yeni çalışmaya dahil olmadı. “Bu, 25 yıldır karanlık enerjinin doğası hakkında sahip olduğumuz ilk gerçek ipucu olabilir” dedi.
Bu sonuç doğrulanırsa, gökbilimcileri ve geri kalanımızı, evrenin nihai kaderi hakkında uzun süredir devam eden korkunç tahminlerden kurtarabilir. Eğer karanlık enerjinin çalışması zaman içinde sürekli olsaydı, sonunda tüm yıldızları ve galaksileri birbirinden o kadar uzaklaştırırdı ki, atomlar bile parçalanır, evreni tüm yaşamdan, ışıktan, enerjiden ve düşünceden yoksun bırakır ve onu kozmik evrenin sonsuz düşüşüne mahkum ederdi. hoşnutsuzluk. Bunun yerine, karanlık enerji rotayı değiştirebilecek ve evreni daha zengin bir geleceğe yönlendirebilecek kapasitede görünüyor.
Anahtar kelimeler “yapabilir” ve “yapabilir”. Yeni bir keşfin istatistiksel bir tesadüf olma şansı yaklaşık 400'de birdir; bu, üç sigma adı verilen ve bir keşif için altın standardın çok altında olan ve beş sigma adı verilen bir belirsizlik düzeyine dönüşür: 1,7 milyonda bir şans. Fizik tarihinde, daha fazla veri veya verilerin daha iyi yorumlanması ortaya çıktıkça, beş sigma olayları bile ortadan kaybolmuştur.
Bu haber, Karanlık Enerji Spektroskopik Enstrümanı (DESI) adı verilen büyük bir uluslararası işbirliğinin bir dizi makale olarak yayınladığı ilk ilerleme raporunda yer alıyor. Grup, 11 milyar yıllık kozmik zaman boyunca 40 milyon galaksinin konum ve hızlarının üç boyutlu bir haritasını oluşturmak için beş yıllık bir projeye yeni başladı. İlk yıl gözlemlerine dayanan ilk harita yalnızca altı milyon galaksiyi kapsıyor. Sonuçlar bugün Amerikan Fizik Derneği'nin Sacramento, Kaliforniya'daki toplantısında ve İtalya'daki Rencontres de Moriond konferansında açıklandı.
DESI direktörü Michael Levi, bir röportajda şunları söyledi: “Şu ana kadar evrene dair en iyi modelimizle genel bir tutarlılık görüyoruz, ancak aynı zamanda karanlık enerjinin zaman içinde evrimleştiğini öne sürebilecek potansiyel olarak ilginç bazı farklılıklar da görüyoruz.” Projeyi yöneten Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı.
Lawrence Berkeley laboratuvarında astrofizikçi ve projenin sözcüsü olan Nathalie Palanque-Delabrouille bir röportajda DESI ekibinin maaş çukuruna bu kadar çabuk ulaşmayı beklemediğini söyledi. İlk yılın sonuçları zaten bilinenleri doğrulamaya hizmet etti ve şunları söyledi: “Temel olarak standart modeli doğruladığımızı düşündük.”
Ama bilinmeyen onlara doğru atladı.
Bilim insanları haritalarını diğer kozmolojik verilerle birleştirdiklerinde, bunun, karanlık enerjinin sabit ve değişmez olduğunu varsayan, başka türlü güvenilir olan Evrenin Standart Modeli ile pek uyuşmadığını gördüklerinde şaşırdılar. Değişen karanlık enerji veri noktalarına daha iyi uyuyor.
“Bu kesinlikle bir meraktan daha fazlası,” dedi Dr. Palanque Delabrouille. “Ben buna bir ipucu derdim. Evet, henüz kanıt değil ama ilginç.”
Ancak kozmologlar bu tavsiyeyi çok ciddiye alıyorlar.
Evrenin genişlemesini ölçme çabalarına öncülük eden Chicago Üniversitesi'nden astrofizikçi Wendy Freedman, yeni araştırmayı “mükemmel veriler” olarak övdü. Sonuçlar, “kozmolojinin en büyük gizemi olmaya devam eden, evrenin baskın bileşeni olan karanlık enerjiyi anlamaya yönelik yeni bir pencere potansiyelini açıyor” dedi. “Oldukça heyecan verici.”
“Karanlık enerji” terimini türeten Chicago Üniversitesi'nden emekli profesör Michael Turner, bir e-postada şunları söyledi: “Veri kümelerini birleştirmek zor olsa da ve bunlar DESI'nin erken sonuçlarıdır, bunun olası kanıtı “Karanlık enerjinin 20 yıl önce kozmik ivmenin sağlam bir şekilde yerleşmesinden bu yana duyduğum en iyi haber sabit değil.”
Karanlık enerji, 1998 yılında Dr. Riess, evrenin genişlemesinin çoğu gökbilimcinin beklediği gibi yavaşlamadığını, hızlandığını keşfetti. İlk gözlemler, bu karanlık enerjinin, Einstein'ın evrenin kendi yerçekimi nedeniyle neden çökmediğini açıklamak için denklemlerine eklediği, Yunanca lambda harfiyle gösterilen ünlü bir şekerleme faktörü gibi davrandığını gösteriyor gibiydi. Daha sonra bunu en büyük hatası olarak nitelendirdi.
Ama belki de çok erken konuştu. Einstein'ın belirttiği gibi, lambda bizzat uzayın bir özelliğiydi: Evren genişledikçe uzay ne kadar fazlaysa, karanlık enerji de o kadar fazlaydı, bu da daha da zorlaşıyor ve sonunda kontrolden çıkmış, ışıksız bir geleceğe yol açıyordu.
Karanlık enerji, yüzde 70'i karanlık enerji (lambda), yüzde 25'i soğuk karanlık madde (yavaş hareket eden egzotik parçacıklardan oluşan bir koleksiyon) ve yüzde 5'i atomik maddeden oluşan LCDM olarak bilinen evrenin standart modelinde yerini aldı. Bu model şu ana kadar hasar gördü ancak yeni James Webb Uzay Teleskobu tarafından kırılmadı. Peki ya kozmolojik modelin varsaydığı gibi karanlık enerji sabit değilse?
Bu w adı verilen bir parametredir., Bu, karanlık enerjinin yoğunluğunun veya şiddetinin bir ölçüsüdür. Einstein'ın karanlık enerji versiyonunda bu sayı, evrenin ömrü boyunca -1 değerinde sabit kalır. Kozmologlar bu değeri 25 yıldır modellerinde kullanıyorlar.
Ancak karanlık enerjinin bu versiyonu yalnızca en basit olanıdır. “DESI ile artık bu basit modelin ötesine geçmemizi sağlayacak bir hassasiyet düzeyine ulaştık” dedi Dr. Palanque-Delabrouille, “karanlık enerjinin yoğunluğunun zaman içinde sabit olup olmadığını veya zaman içinde dalgalanmalar ve evrimler sergileyip sergilemediğini görmek için.”
Yapımı 14 yıl süren DESI projesi, evrenin geçmişte farklı noktalarda ne kadar hızlı genişlediğini ölçerek karanlık enerjinin sabitliğini test etmeyi amaçlıyordu. Bunu yapmak için bilim adamları, Kitt Peak Ulusal Gözlemevi'nde, aynı anda çok sayıda galaksiyi spektroskopik olarak inceleyebilecek ve Dünya'dan ne kadar hızlı uzaklaştıklarını öğrenebilecek 5.000 fiber optik dedektörle donatılmış bir teleskopla donattılar.
Mesafe ölçüsü olarak araştırmacılar, galaksilerin kozmik dağılımındaki akustik baryon salınımları adı verilen tümsekleri kullandılar. Bu tümsekler, henüz 380.000 yaşındayken evreni dolduran sıcak plazmadaki ses dalgaları tarafından evrene damgalanmıştı. O zamanlar tümseklerin çapı yarım milyon ışık yılıydı. Şimdi, 13,5 milyar yıl sonra, evren binlerce kez genişledi ve şu anda 500 milyon ışıkyılı çapında olan zirveler, pratik kozmik ölçütler olarak hizmet ediyor.
DESI bilim adamları, son 11 milyar yıllık kozmik tarihi yedi zaman dilimine ayırdılar. (Evren 13,8 milyar yaşındadır.) Bu tümseklerin her biri için, bu tümseklerin boyutunu ve içlerindeki galaksilerin bizden ve birbirlerinden ne kadar hızlı uzaklaştığını ölçtüler.
Araştırmacılar hepsini bir araya getirdiğinde, olağan varsayımın (sabit bir karanlık enerji) evrenin genişlemesini açıklamak için uygun olmadığını buldular. Son üç dönemdeki galaksilerin olması gerekenden daha yakın görünmesi, karanlık enerjinin zamanla evrimleşebileceğini akla getiriyor.
“Ve aslında karanlık enerjinin özelliklerinin basit bir kozmolojik sabite karşılık gelmediğinin ancak bazı sapmalara sahip olabileceğinin bir göstergesini görüyoruz” dedi Dr. Palanque Delabrouille. “Ve bunu ilk kez yaşıyoruz.” Ama tekrar vurguladı: “Ben buna henüz kanıt diyemem. Çok çok zayıf.”
Zaman ve daha fazla veri, karanlık enerjinin kaderini ve kozmologların savaşta test edilmiş evren modelini ortaya çıkaracak
“LCDM, onu her yönden etkileyen hassas testlerle adım adım ilerliyor” dedi Dr. Turner. “Ve iyi gidiyor. Ama hepsini bir araya getirdiğinizde bir şeylerin yanlış olduğu ya da bir şeylerin eksik olduğu anlaşılıyor. Şeyler birbirine tam olarak uymuyor. Ve DESI en son ipucudur.”
Dr. DESI sonuçlarına erken bakan Johns Hopkins'ten Riess, “ipucunun” doğrulanması halinde evrenin yaşı veya büyüklüğü gibi diğer kozmolojik ölçümleri zayıflatabileceğini kaydetti. E-postasında “Bu sonuç çok ilginç ve bunu ciddiye almalıyız” diye yazdı. “Bu deneyleri başka neden yapıyoruz?”