A ajunge la „punctul de a nu se întoarce”
Ultimele rezultate ale DESI nu mai au un prag de descoperire, dar consolidează dovezile pentru energia întunecată dinamică.
Desi hărți obiecte îndepărtate pentru a studia energia întunecată. Credit: kpno/noirlab/nsf/aura/b. Tafreshi
Anul trecut, am raportat Pe un indiciu interesant de fizică nouă în prima analiză a datelor rezultă din instrumentul spectroscopic al energiei întunecate (DEI) – și anume că energia întunecată, mai degrabă decât să fie constantă, să varieze în timp. Acordat, aceste indicii erau încă sub pragul necesar pentru a revendica descoperirea și, prin urmare, au căzut sub rubrica „uriaș, dacă este adevărat”.
Dar acum avem mai multe date de la DESI, combinate cu alte seturi de date, iar aceste indicii au devenit semnificativ mai puternice-atât de mult încât Mustapha Ishak-Boushaki de la Universitatea Texas din Dallas, care co-prezidează unul dintre grupurile de lucru Desi, a spus asta „Ajungem la punctul de a nu se întoarce” pentru confirmarea energiei dinamice întunecate. Ishak-Boushaki și alți câțiva membri ai echipei Desi și-au prezentat rezultatele la Summit-ul de fizică globală al Societății Americane de American din Anaheim, California. Mai multe lucrări relevante au, de asemenea, de asemenea a fost postat la fizică arxiv.
Constanta cosmologică a lui Einstein (Lambda) a implicat existența unei forme de gravitație respingătoare. (Pentru o discuție mai aprofundată a istoriei constantei cosmologice și a semnificației acesteia pentru energia întunecată, a se vedea 2024 Poveste.) Fizica cuantică susține că chiar și cel mai gol vid este plin de energie sub formă de particule „virtuale” care se uită și ies din existență, zburând și se reunesc într -un dans cuantic complex. Această mare care se învârte de particule virtuale ar putea da naștere energiei întunecate, oferind universului o apăsare în plus, astfel încât să poată continua accelerarea. Problema este că vidul cuantic conține și el mult Energie: aproximativ 10120 ori prea mult.
Deci universul ar trebui să accelereze mult mai repede decât este dacă energia întunecată este, în esență, constanta cosmologică. Totuși, toate observațiile până în prezent indică faptul că este constantă. Cea mai bună potrivire teoretică până acum este cunoscută sub numele de Modelul CDM lambdacare încorporează atât o materie întunecată rece, cât și o energie întunecată. O teorie alternativă propune ca universul să fie umplut cu o formă fluctuantă de energie întunecată denumită „chintesenţă. ” Există, de asemenea, mai multe alte modele alternative care presupun că densitatea energiei întunecate a variat de -a lungul istoriei universului.
În primele zile, universul a fost o supă fierbinte, densă de particule subatomice, inclusiv nuclee de hidrogen și heliu, aka barioni. Fluctuațiile minuscule au creat un model de ondulare prin acea plasmă ionizată timpurie, care a înghețat într-un loc tridimensional, în timp ce universul s-a extins și s-a răcit. Aceste ondulări sau bule sunt cunoscute ca Oscilații acustice ale Baryon (Bao). Este posibil să folosiți Baos ca un fel de conducător cosmic pentru a investiga efectele energiei întunecate de -a lungul istoriei universului.
Desi este un instrument de ultimă generație care poate capta lumină de la până la 5.000 de obiecte cerești simultan.
Asta a fost proiectat Desi: luați măsurători precise ale dimensiunii aparente a acestor bule (atât aproape cât și departe), determinând distanțele către galaxii și cvasars pe peste 11 miliarde de ani. Aceste date pot fi apoi tăiate în bucăți pentru a determina cât de rapid se extinde universul în fiecare moment al timpului, cu atât mai bine să modelezi cât de întunecată a afectat energia respectivă.
O tendință ascendentă
Rezultatele de anul trecut s-au bazat pe analiza unei valori de date întregi, luate din șapte felii diferite de timp cosmic și includ 450.000 de cvasare, cea mai mare colectată vreodată, cu o precizie de înregistrare a celei mai îndepărtate epoci (între 8 și 11 miliarde de ani în urmă) de 0,82 la sută. În timp ce a existat un acord de bază cu modelul CDM Lamba, când rezultatele din primul an au fost combinate cu datele din alte studii (care implică radiațiile de fundal cu microunde cosmice și supernovele de tip IA), unele diferențe subtile au apărut.
În esență, aceste diferențe au sugerat că energia întunecată ar putea fi din ce în ce mai slabă. În ceea ce privește încrederea, rezultatele s-au ridicat la un nivel de 2,6 sigma pentru datele DESI combinate cu seturile de date CMB. La adăugarea datelor supernovelor, aceste numere au crescut la niveluri de 2,5 sigma, 3,5 sigma sau 3,9 sigma, în funcție de care a fost utilizat un set de date supernova.
Este important să combinați datele DESI cu alte măsurători independente, deoarece „vrem consecvență”, a declarat co-contorizatorul Desi, va percival al Universității din Waterloo. „Toate experimentele diferite ar trebui să ne ofere același răspuns la cât de multă chestiune există în univers în zilele noastre, cât de rapid se extinde universul. Nu este bine dacă toate experimentele sunt de acord cu modelul lambda-CDM, dar atunci vă oferă parametri diferiți. pentru proprietățile de bază ale modelului respectiv. „
Aceste ultime rezultate acoperă primii trei ani de date colectate, care se întind pe aproape 15 milioane de galaxii și quasars. Încă o dată, datele DESI singure au fost în concordanță cu Lambda CDM, adică energia întunecată este constantă. Și încă o dată, atunci când este combinat cu alte seturi de date – de la CMB, Supernoves și Studii slabe de lentile gravitaționale – au apărut indicii că energia întunecată s -ar putea schimba în timp. Nivelul de încredere variază de la 2,8 la 4,2 sigma, în funcție de combinația de seturi de date-doar timid din pragul de cinci sigma.
Acest lucru ar putea lovi cetățeanul obișnuit ca un avans incremental, dar realitatea este mai complicată. „Datele DESI în sine nu sunt incrementale”, a spus Percival. „Acum avem trei ani de date, mai degrabă decât un an de date. Acest lucru este substanțial, nu doar din cauza unei zone crescute, ci pentru că am sporit suprapunerea. Modul în care facem sondajul este că construim plăci pe cer și, după trei ani, mai degrabă decât un an de operații, avem mult mai multe dintre acele suprapuneri. ei înșiși sunt mult mai buni.
O felie de obiecte cerești de cartografiere a datelor DESI de pe Pământ (centru) la miliarde de ani lumină distanță. Credit: Claire Lamman/Desi Colaborare
Catherine Heymans, astronomul Royal of Scotland, a declarat pentru Ars că aceste noi rezultate oferă oamenilor de știință mult mai multă încredere în analiza lui Desi. Ea a fost surprinsă de emoția față de primele rezultate ale anului trecut, de când „ori de câte ori există o primă versiune de date, comunitatea științifică ia întotdeauna rezultatele cu un vârf de sare”, a spus ea. Dar Desi și -a făcut publicul public, iar alți oameni de știință și -au făcut propriile analize în ultimul an; S -a ridicat în fața acelui control atent.
„Semnificația cu adevărat puternică pentru energia întunecată dinamică provine din combinația conducătorului Standard Desi, Bao Plus datele Supernova”, a adăugat ea. „Aceasta este două moduri diferite de măsurare a ratei de expansiune a universului. Combinând aceste două lucruri împreună, obțineți această puternică detectare a energiei întunecate dinamice.”
Următorul pas pentru colaborarea DESI este de a analiza datele în valoare de cinci ani pentru a vedea dacă tendința ascendentă către pragul de 5 sigma pentru descoperire deține-poate chiar depășind acel prag, ceea ce ar fi într-adevăr foarte interesant. Acest lucru nu se va întâmpla probabil încă doi ani, pe percival. În cazul în care s -a ajuns la 5 Sigma, Heymans a spus că astronomii ar trebui să se aștepte să vadă rezultate similare în datele de la telescopul spațial Euclid, care este prevăzut pentru a face un experiment similar cu Desi, la Redshift mai mare, în viitorul apropiat.
„Deschide o gamă uriașă de posibilități”, a spus Percival al implicațiilor, dacă se confirmă faptul că energia întunecată se schimbă în timp. „Va menține teoreticienii fericiți pentru mulți ani care vor veni. În calitate de om de știință, vrei să stai puțin pe gard. Dar dacă acest lucru este corect, acesta este următorul pas după descoperirea energiei întunecate. Lambda funcționează. Acum, Lambda nu funcționează. Înseamnă că există mult mai multe informații care sunt accesibile cu privire la acest proces. Cred că oamenii sunt îngrijorați că totul ar arăta exact că este exact în funcție de lambda. Detaliu, este interesant pentru că putem obține o manieră asupra fizicii. „
„Nu există nicio bază fundamentală pentru ceea ce ar putea provoca acea energie dinamică întunecată și asta mă face anxioasă”, a spus Heymans. „Este ca și cum observatorii aruncă manevra înapoi teoreticienilor. Ar fi frumos să pot explica două entități întunecate cu o singură cădere. Sunt încântat de fisurile din modelul cosmologic, deoarece acest mod va împinge comunitatea teoretică să se gândească în afara cutiei pentru a ne gândi la noi idei. Și poate că va rezolva connapa de entitate întunecată, de aceea suntem toți aici.”
Jennifer este un scriitor senior la Ars Technica, cu un accent deosebit pe locul în care știința întâlnește cultura, care acoperă totul, de la fizică și subiecte interdisciplinare conexe până la filmele și serialele sale de televiziune preferate. Jennifer locuiește în Baltimore împreună cu soțul ei, fizicianul Sean M. Carroll, și cele două pisici ale lor, Ariel și Caliban.
Comentarii recente