حباب های کیهانی غول پیکر اندازه گیری دقیق جدیدی از انبساط فضازمان به دست آورده اند: ScienceAlert

چربی دوباره در تلاش خود برای کاهش سرعت انبساط کیهان دست به توطئه زده است.

اندازه گیری جدیدی از انبساط شتاب دهنده جهان که به نام ثابت هابلسرعت آن را به 67.97 کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک کاهش داد، با آنچه که یک تیم بزرگ بین المللی از محققان می گویند بزرگترین و دقیق ترین نقشه سه بعدی جهان ما تاکنون است.

این بر اساس “حباب” ایجاد شده توسط جهان اولیه در حال گسترش است و نشان دهنده یک دستاورد قابل توجه در اندازه گیری ثابت هابل و جستجوی اسرارآمیز است. انرژی تاریک او را می راند… اما عمیق تر هم می شود یک بحران مداوم برای کیهان‌شناسی.

این به این دلیل است که دو روش مختلف برای اندازه گیری ثابت هابل به طور مداوم دو دامنه متفاوت از نتایج را ایجاد می کنند. این نتایج با کمک آزمایشگاه ملی لارنس برکلی به دست آمد یک ابزار طیف سنجی برای انرژی تاریکحداقل با این روش بسیار نزدیک به رد خطای انسانی هستند.

هیچ آزمایش طیف‌سنجی تا به این اندازه داده نداشته است و ما به جمع‌آوری داده‌ها از بیش از یک میلیون کهکشان در هر ماه ادامه می‌دهیم.» ناتالی پالانک-دلابروی کیهان شناس می گوید از آزمایشگاه برکلی

“به طرز شگفت انگیزی، تنها با داده های سال اول خود، اکنون می توانیم تاریخ انبساط جهان خود را در هفت برش مختلف از فضازمان اندازه گیری کنیم، هر یک با دقت 1 تا 3 درصد.”

https://www.youtube.com/watch?v=jpXuYc-wzk4 frameborder=”0″ allow=”accelerometer; اجرای خودکار؛ کلیپ بورد-ضبط; رسانه رمزگذاری شده؛ ژیروسکوپ; تصویر در تصویر؛ اشتراک گذاری وب” referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin” allowfullscreen>

ولتاژ هابل – احتمالا بزرگترین مشکل در کیهان شناسی در حال حاضر – از اختلاف بین نتایج به دست آمده با استفاده از ابزارهای شناخته شده به عنوان شمع های استاندارد و خط کش های استاندارد برای اندازه گیری ثابت هابل ناشی می شود (H₀).

همانطور که قبلا توضیح دادیمشمع های استاندارد اجرامی با درخشندگی ذاتی شناخته شده هستند – ستارگان متغیر Cepheid و ابرنواخترهای نوع Ia. اگر بدانیم که یک چیزی چقدر روشن است، می توانیم فاصله آن را با دقت بالا محاسبه کنیم. متغیرهای Cepheid و ابرنواخترهای نوع Ia به ما ثابت هابل حدود 73 کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک می دهند.

خطوط استاندارد بر اساس سیگنال هایی از کیهان اولیه هستند. شامل می شوند پس زمینه مایکروویو کیهانی – نوری که برای اولین بار حدود 380000 سال پس از آن در جهان حرکت کرد مهبانگ – و “حباب” در فضا، به اصطلاح نوسانات صوتی باریون، یا BAOs. اینها ثابت هابل حدود 67 کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک را نشان می دهد.

BAOهایی که نقشه DESI بر اساس آنها است، اساساً امواج چگالی آکوستیک کروی هستند که از طریق سحابی پلاسمایی کیهان اولیه عبور کرده اند. وقتی مه از بین رفت، چگالی ماده در جهان در این حباب های کروی منجمد شد. بدیهی است که همه چیز تغییر کرده است، اما آرایش کروی کهکشان ها را می توان شناسایی کرد اگر بدانید به دنبال چه چیزی باشید.

شعاع این حباب ها ثابت و مشخص است. این است حدود 150 مگاپارسک. بنابراین اگر ستاره شناسان BAO را در فضای دور ببینند، از آنجایی که می دانند چقدر بزرگ است، می توانند فاصله آن را نیز محاسبه کنند. و این امکان اندازه گیری ثابت هابل را فراهم می کند.

DESI در بررسی خود از آسمان به 11 میلیارد سال نوری فضا-زمان نگاه کرد و BAOها را تا آنجایی که می دید اندازه گیری کرد. و هنگامی که با اندازه گیری ترکیب می شود پس زمینه مایکروویو کیهانی، نتایج کاملاً در اردوگاه قوانین استاندارد بود. با این حال، حتی بدون CMB، به نظر می رسد اندازه گیری BAO سرعت های بالاتر را رد می کند.

“ما تمایل داریم مقادیری را برای H پیدا کنیم₀ در محدوده 67-68 کیلومتر بر ثانیه در هر مگاپارسک، حتی در هنگام تغییر مفروضات نمونه داده یا تاریخچه انبساط کیهانی. این داده‌های BAO به ما اجازه می‌دهند که قاطعانه بگوییم که مقدار H₀ کایل داوسون، فیزیکدان دانشگاه یوتا، به ScienceAlert گفت: هنگام استفاده از یک خط کش استاندارد که توسط فیزیک جهان اولیه کالیبره شده است، کمتر از 70 کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک است.

این دو توضیح احتمالی برای تنش هابل به جای می‌گذارد: فیزیک جدیدی وجود دارد که باید برای کالیبره کردن خط‌کش استاندارد از فیزیک جهان اولیه به درستی در نظر گرفته شود، یا برخی از منابع خطای سیستماتیک وجود دارد که به درستی محاسبه نشده‌اند. برای شروع اندازه‌گیری‌های SN+Cefheid از تخمین‌های فاصله هندسی محلی تا تخمین‌های فاصله جریان هابل.”

https://www.youtube.com/watch?v=PPpUxoeooZk frameborder=”0″ allow=”accelerometer; اجرای خودکار؛ کلیپ بورد-ضبط; رسانه رمزگذاری شده؛ ژیروسکوپ; تصویر در تصویر؛ اشتراک گذاری وب” referrerpolicy=”strict-origin-when-cross-origin” allowfullscreen>

مشکل بزرگ اینجاست که اندازه گیری استاندارد اخیر شمعدان ساخته شده با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، در تیم با سرعت 73 کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک کاملاً پایدار به نظر می رسد و پر کردن شکاف بین این دو با اندازه گیری ها و داده های فعلی به طور فزاینده ای بعید به نظر می رسد. این بدان معنی است که فیزیک جدید ممکن است در نهایت پاسخ باشد.

اما این اندازه‌گیری جدید تنها یک پله بالاتر است، بر اساس تنها یک سال داده‌های DESI، که دقت بسیار بهتری نسبت به آزمایش‌های نسل قبلی که 10 سال طول کشید، ارائه می‌دهد. و برخی انحرافات ظریف از سرمای لامبدا را نشان می دهد ماده تاریک مدل (LCDM) جهان که ما در حال حاضر از آن استفاده می کنیم، که بر اساس مدل های خاصی برای انرژی تاریک و ماده تاریک است.

داوسون می گوید: «این دقت بیشتر ما را در حالتی قرار داده است که 20 سال به دنبال آن بودیم، حالتی که می توانیم ماهیت انرژی تاریک را به طور معناداری آزمایش کنیم.

نتایج با استفاده از DESI BAO و CMB به بهترین وجه توسط مدلی که از مدل استاندارد LCDM 2.6 سیگما انحراف دارد، توصیف می شود. اگرچه هنوز سطح 3 سیگما نیست که شواهدی از فیزیک جدید را تضمین کند، این سطح از اختلاف نظر با مدل فرضی 20 سال گذشته همه ما را مشتاق اندازه گیری با نمونه سه ساله کرده است.

ما نشان داده‌ایم که تکنیک‌های تجزیه و تحلیل توسعه‌یافته در این سال اول قوی هستند و انتظار داریم اندازه‌گیری‌های بعدی بسیار دقیق‌تر باشند.»

نمی توانم صبر کنم

این تیم نتایج خود را در نشست مارس انجمن فیزیک آمریکاو آنها را در سرور preprint arXiv در دسترس قرار داد.