Hubblov globok pogled. Kreditna slika: Hubble. Kliknite za povečavo.
Kozmologi z univerze Princeton so napovedali novo metodo, s katero bodo razumeli, zakaj se širjenje vesolja pospešuje. S predlagano tehniko bomo lahko ugotovili, ali je kozmični pospešek posledica še neznane oblike Temne energije v vesolju ali je to podpis Einsteinove teorije splošne relativnosti na zelo velikih lestvicah vesolja. Rezultat je danes predstavil glavni preiskovalec, dr. Mustapha Ishak-Boushaki, znanstveni sodelavec na univerzi Princeton v New Jerseyju, na sestanku Kanadskega astronomskega društva v Montrealu, QC.
»Pospešujoča širitev vesolja predstavlja eno najbolj intrigantnih in zahtevnih težav v astrofiziki. Poleg tega je povezan s težavami na mnogih drugih področjih fizike. Naše raziskovalno delo je osredotočeno na omejevanje različnih možnih vzrokov tega pospeška. " pravi doktor Ishak-Boushaki.
V zadnjih 8 letih je več neodvisnih astronomskih opazovanj pokazalo, da je širitev vesolja prešla v fazo pospeška. Odkritje tega pospeška je presenetilo astrofizike, ki so pričakovali, da bodo izmerili upočasnitev širitve, ki jo povzroči gravitacijsko privlačenje navadne snovi v vesolju.
Da bi razložili kozmični pospešek, so teoretični kozmologi predstavili pojem nove energetske komponente, ki bi predstavljala dve tretjini celotne energijske gostote vesolja in je gravitacijsko odbojna, ne pa privlačna. Ta komponenta se imenuje Temna energija.
Ali je Temna energija resnična? "Ne vemo," komentira profesor David Spergel iz Princetona. "To bi lahko bila povsem nova oblika energije ali opazovalni podpis neuspeha Einsteinove teorije splošne relativnosti. Kakor koli že, njegov obstoj bo močno vplival na naše razumevanje prostora in časa. Naš cilj je, da lahko razlikujemo oba primera. "
Najpreprostejši primer Temne energije je kozmološka konstanta, ki jo je Einstein predstavil pred 80 leti, da bi uskladil svojo teorijo splošne relativnosti s svojim predsodkom, da je vesolje statično. Nekaj let pozneje, ko so odkrili širitev vesolja, je moral umakniti kozmološko konstanto. Odkritje kozmičnega pospeška je v novem kontekstu oživilo razpravo o kozmološki konstanti.
Druga bistveno drugačna možnost je, da je kozmični pospešek podpis nove teorije gravitacije, ki vstopa v zelo velikih lestvicah vesolja in ne produkt Temne energije. Nekateri od nedavno predlaganih modificiranih gravitacijskih modelov se zgledujejo po Superstring teoriji in ekstra dimenzijski fiziki.
Bi lahko ločili med tema dvema možnostma? Predlagani postopek kaže, da je odgovor pritrdilen. Splošna ideja je naslednja. Če je pospešek posledica temne energije, potem mora biti zgodovina širjenja vesolja skladna s hitrostjo rasti grozdov. Odstopanja od te doslednosti bi bila znak razpada splošne relativnosti na zelo velikih lestvicah vesolja. Predlagani postopek izvaja to zamisel s primerjanjem omejitev, pridobljenih na Temni energiji iz različnih kozmoloških sond, in omogoča jasno prepoznavanje neskladnosti.
Kot primer je bilo v tej študiji razseženo vesolje, ki ga je opisala 5-dimenzionalna spremenjena gravitacijska teorija, in pokazalo se je, da postopek lahko prepozna podpis te teorije. Pomembno je bilo, da se v prihodnjih astronomskih poskusih lahko razlikuje med spremenjenimi teorijami gravitacije in modeli temne energije.
Raziskovalno delo na predstavljenih rezultatih sta vodila dr. Mustapha Ishak-Boushaki v sodelovanju s profesorjem Davidom Spergelom, oba z oddelka za astrofizične znanosti na univerzi Princeton, in Amol Upadhye, študentom na oddelku za fiziko na univerzi Princeton.
Izvirni vir: Princeton News Release
