قد تساعد الفيزياء غير المعروفة في الطاقة المظلمة على أنها “مضادة” في جميع أنحاء الكون

عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.

يمكن أن يكون للطاقة المظلمة شريكًا يساعدها على إبطاء نمو الهياكل الكونية الكبيرة ، مثل الأدوات الفائقة الشاسعة التي تتكون من مجموعات من المجرات.

يشير تحليل جديد للبيانات الفلكية إلى أن فيزياء غير معروفة تعمل في العمل لمساعدة الطاقة المظلمة في التصرف تقريبًا على أنها “مضاد للجاذبية” ، حيث تراجع عن عمل الجاذبية ، والتي تجمع بينها ببناء هياكل شاسعة.

يشير الهيكل الواسع النطاق للكون إلى أنماط شاسعة ومترابطة من المجرات ومجموعات المجرة والعدوى الفائقة التي يتم تنظيمها في خيوط ، وفراغات ، والجدران التي تشتمل على “الويب الكوني”.

لقد شكلت الجاذبية هذا الهيكل على مدى مليارات السنين. وجد الفريق أنه يتكون ببطء أكثر اليوم مقارنة بالمعدل الذي تشكل به في ماضي الكون البالغ من العمر 13.8 مليار عام.

اكتشف الباحثون هذه التلميحات في الفيزياء الجديدة باستخدام بيانات من المسح الطيفي التذبذب الباريون (BOSS).

يرسم بوس التوزيع المكاني للمجرات الحمراء اللوم (LRGs) والكوازارات السوداء التي تعمل بالثقب لاكتشاف الاختلافات في المادة في الكون المبكر ، أو “التذبذبات الصوتية الباريون” ، والتي “تم تجميدها إلى” حفرة كوسية تسمى خلفية الميكروويف الكوني (CMB).

وقال تشن تشن موقع سبيس كومب ، “لقد وجدنا أن تشكيل الهيكل في الكون الراحل ، كما تم فحصه من قبل المجرات في مسح BOSS ، يتم قمعه بالنسبة للتوقعات”. “في الواقع ، تشير نتائجنا إلى أن القمع مستقل تمامًا عن الطاقة المظلمة.”

لماذا قد لا تتصرف الطاقة المظلمة بمفردها

Dark Energy هو اسم العنصر النائب لأي شيء يسارع توسيع الكون. يكتشفه فريق Dark Energy الذي اكتشفه فريقان مستقلان من علماء الفلك في عام 1998 ، يفسر حوالي 70 ٪ من إجمالي ميزانية طاقة المادة في Cosmos.

إن “أفضل تفسير” الحالي للطاقة المظلمة هو “الثابت الكوني” الذي يمثله الحرف اليوناني Lambda (λ) في ما يسمى النموذج القياسي لعلم الكونيات ، والمعروف أيضًا باسم المادة المظلمة الباردة Lambda (λCDM) النموذج.

يمثل الثابت الكوني “طاقة فراغ” ، أو طاقة المساحة الفارغة. قد يبدو هذا غريباً للغاية لأنه متصل بأزواج من المادة والجزيئات المضادة للدخول والخروج من الوجود. إذا تم إنشاء مسألة وزوج جسيم مضاد للطاقة متساوية ومعاكسة داخل مساحة محدودة ، فإن الطاقة الكلية لتلك المساحة لا تزال صفرًا.

هذا أقرب إلى منشأة السحب على المكشوف في الكون ، ولكن بدلاً من إقراض المال ، فإنه يضفي الطاقة. ومع ذلك ، مثل أحد البنوك ، يطلب الكون هذه الطاقة التي يتعين سدادها ، والتي تقوم بها الجزيئات الافتراضية عن طريق إبادة بعضها البعض.

هذا يعني أن “المساحة الفارغة” لا يمكن ضمان أن تكون فارغة.

جنونًا مثل فكرة الظهور من أي شيء ، فقد تحققنا من ذلك بشكل تجريبي. يعد تأثير Casimir ، الذي لوحظ في المختبرات في جميع أنحاء العالم ، مثالًا مشهورًا جدًا للجزيئات الافتراضية والتقلبات الكمومية التي تخلقها وبالتالي طاقة فراغ.

إليكم كيكر: إذا كانت الطاقة المظلمة هي الثابت الكوني ، فيجب أن يكون ذلك بالضبط ، ثابت. لذلك في λCDM ، على الرغم من أن الطاقة المظلمة تتسبب في حدوث تغيير في المعدل الذي يتوسع فيه الكون ، فإن الثابت الكوني لا ينبغي أن يتغير.

ومع ذلك ، في الآونة الأخيرة ، تسببت الحالات الشاذة في نتائج الأداة الطيفية للطاقة المظلمة (DESI) في ضجة مع علماء الكون عندما أشاروا إلى أن الطاقة المظلمة تتغير مع مرور الوقت. وبالتالي ، فإن هذه الطاقة المتغيرة أو “الطاقة المظلمة الديناميكية” تتعارض مع λCDM.

“تشير النتائج الحديثة من Desi إلى أن الطاقة المظلمة قد لا تكون ثابتًا كونيًا ، بل قد تتطور مع مرور الوقت – كنا مهتمين بمعرفة ما إذا كان هذا التوتر λوقال تشن “يمكن ربط آلية التنمية النظيفة بقمع الهيكل”.

إذا كان هناك أي شيء ، فقد ترك التحقق من نتائج DESI مع البيانات من BOSS الفريق مع لغز أكبر على أيديهم.

الطاقة المظلمة وثابتة الكونيات

مهما كانت الطاقة المظلمة ، سواء كانت الثابت الكوني أو أي شيء آخر ، فإن توسيع وقت الفضاء على مقاييس كبيرة للغاية ، لذلك لن ترى فنجان القهوة الخاص بك يمتد بعيدًا عنك ، ولن تجعل الطاقة المظلمة رحلتك إلى العمل لفترة أطول كل صباح (هناك عذر آخر من النافذة ، آسف).

ومع ذلك ، نحن يستطيع شاهد المجرات البعيدة التي تبتعد عنا بسرعات تسريع دائمة. يمكننا أيضًا أن نرى آثارها في تقلبات BAO تتجمد إلى CMB لأن هذا الضوء الأحفوري من حدث ما بعد الانفجار الكبير ينتشر بالتساوي تقريبًا عبر الكون بأكمله.

على هذا النحو ، لا ينبغي أن يكون الأمر مفاجئًا أن الطاقة المظلمة ، كقوة تفعيل المجرات ، تلعب دورًا في إيقاف الهياكل واسعة النطاق مثل مجموعات المجرة والمكافآت الفائقة من التشكيل.

ما هو ملحوظ في النتائج التي حصلت عليها تشن وزملاؤها هو أنها تظهر أن الهياكل واسعة النطاق أقل شيوعًا اليوم مما كان يتوقعه كل من λنموذج CDM من علم الكونيات و عندما يسمح للطاقة المظلمة أن تختلف. هذا يعني وجود شيء آخر ، شيء جديد ، هو أيضًا في اللعب ، وهوية غير معروفة.

وقال تشن: “لقد تم تقديم العديد من التفسيرات النظرية المختلفة لسبب أن السعة المقاسة للهيكل الكوني في الأوقات المتأخرة يبدو أنها أقل قليلاً من التوقعات”. “في الوقت الحاضر ، لا توجد إجابات قاطعة.”

ومع ذلك ، هناك أدنى فكرة عن قمع الهياكل الكونية واسعة النطاق. يبدو أن هذا القمع قد انطلق في نفس الوقت الذي جاءت فيه الطاقة المظلمة للسيطرة على الكون.

عندما تحكم المسألة الكون

الطاقة المظلمة قد تحكم الكون الآن. ولكن هذا لم يكن دائما الطريق. بعد الانفجار الكبير مباشرة ، سيطر الكون على الإشعاع ، مما دفع تضخمه السريع.

بعد حوالي 70،000 سنة من الانفجار الكبير ، كان الكون يبرد بما يكفي للسماح للجاذبية بالضغط الإشعاعي. أدى ذلك إلى إبطاء التوسع الأولي الذي يحركه الانفجارات ، مما أدى إلى توقفه بالقرب من المحطة ، وتم السماح للمجموعات الأولى من المادة والنجوم والمجرات بالتشكيل.

بعد حوالي 9 إلى 10 مليارات سنة من الانفجار الكبير ، أو حوالي 5 إلى 4 مليارات سنة ، بدأ شيء غريب يحدث. بدأ الكون في التوسع مرة أخرى. ليس ذلك فحسب ، ولكن هذا التوسع بدأ في التسارع ، ولا يزال يتسارع اليوم.

هذه هي بداية الحقبة التي يهيمن عليها الطاقة المظلمة ؛ المشكلة هي أنه لا أحد يعرف كيف حدث التحول من المادة إلى هيمنة الطاقة المظلمة.

وقال تشن: “تحقق بيانات BOSS في الكون عندما بدأت الطاقة المظلمة في البدء ، ونعتقد أن هذا القمع لا يمكن أن يحدث في وقت أبكر من ذلك”.

لذا ، على الرغم من أن الطاقة المظلمة تبدو مرتبطة بهذا القمع ، إلا أن هذه القوة الغامضة لا تزال لا تستطيع فقط شرح سبب تباطؤ تكوين الهياكل الكونية الكبيرة في الكون الحديث.

وقال تشن: “عند الجمع بين تحقيقات السرعات الغريبة لهذه المجرات ، والمعروفة باسم تشوهات الفضاء الأحمر ، وارتباطها المتقاطع مع العدسة الضعيفة لـ CMB ، نجد أن احتمال حدوث نتائجنا بسبب الفرصة العشوائية هو 1 من بين 300000”. “هذا يشير إما إلى أن هناك بعض الفيزياء غير المعروفة في العمل أو أن هناك بعض الأخطاء المنهجية غير المعروفة في بيانات BOSS.”

القصص ذات الصلة:

– الثقوب السوداء الفائقة في مجرات “النقطة الحمراء الصغيرة” أكبر بمقدار 1000 مرة مما ينبغي ، ولا يعرف علماء الفلك لماذا

– “الطرق السريعة” التي توصيل الويب الكوني يمكن أن تفتح أسرار حول المادة المظلمة

– كيف يربط الويب الكوني تايلور سويفت والخط الأخير من “عنوانك السماوي؟”

وأضاف الباحث أنه مع وجود بيانات أفضل عن الأفق ، بما في ذلك أول بيانات عامة عن تجميع المجرة من DESI التي تم إصدارها الأسبوع الماضي ، سيعيد الفريق تطبيق أساليبهم ، ومقارنة نتائجها مع نتائجها الحالية ، واكتشاف أي فروق ذات دلالة إحصائية.

وقال تشن “أعتقد أن هناك أسئلة أكثر من الإجابات في هذه المرحلة”. “هذا البحث يفرض بالتأكيد فكرة أن مجموعات البيانات الكونية المختلفة بدأت في التوتر عند تفسيرها في المعيار λنموذج CDM من علم الكونيات. “

تم نشر أبحاث الفريق في خطابات المجلة المادية للمراجعة.