พลังงานมืดอาจเปลี่ยนแปลง - นี่คือความหมายของเราสำหรับความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาล

จักรวาลกำลังขยายตัวในอัตราเร่งและทฤษฎีที่ดีที่สุดในปัจจุบันของเราที่จะอธิบายว่านี่เป็นรูปแบบของพลังงานลึกลับที่เรียกว่า "พลังงานมืด" ที่การดำรงอยู่ของมันคือการผลักดันจักรวาลให้ขยายด้วยการเร่งความเร็ว - แม้ว่าเราจะไม่รู้จริงๆอะไรพลังงานมืดคือ ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมาแนวคิดชั้นนำคือพลังงานมืดเป็นค่าคงที่จักรวาล - คุณสมบัติของสูญญากาศเองที่ไม่เคยเปลี่ยนแปลงและไม่เคย อย่างไรก็ตามข้อมูลใหม่จากแผนที่กาแลคซีและควาซาร์ที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมาแทนคำแนะนำในสิ่งที่แตกต่าง พลังงานมืดอาจอ่อนตัวลง

แบบจำลองมาตรฐานของจักรวาล - ทฤษฎีการทำงานที่ดีที่สุดที่เราต้องอธิบายจักรวาล - เป็นที่รู้จักกันในชื่อλcdm(เด่นชัด Lambda-CDM) แลมบ์ดาเป็นสัญลักษณ์สำหรับค่าคงที่ของจักรวาลและ CDM หมายถึงสสารมืดเย็น จากนี้ไปแล้วจักรวาลทำจากสสารปกติ (5 เปอร์เซ็นต์) สสารมืด (25 เปอร์เซ็นต์) และพลังงานมืด (70 เปอร์เซ็นต์) ไม่เข้าใจสสารมืดและพลังงานมืดและการค้นพบใหม่เหล่านี้อาจทำให้ความคาดหวังของเราเป็นไปตามหลัง

รอยแตกในรูปแบบมาตรฐานของจักรวาลวิทยา

ที่การสำรวจพลังงานมืด(DES) ได้รวบรวมข้อมูลจากกาแลคซีนับล้าน ข้อมูลนี้ให้แผนที่ที่แม่นยำของจักรวาลที่สามารถใช้ในการประเมินคุณสมบัติของพลังงานมืดโดยศึกษาการขยายตัวของจักรวาล มันวัดระยะทางโดยใช้ supernovae เฉพาะ (ประเภท IA) ซึ่งใช้เป็น "เทียนมาตรฐาน": พวกเขามีความส่องสว่างเหมือนกันเสมอเพื่อให้คุณสามารถทำงานได้ไกล

นี่หมายความว่าพลังงานมืดไม่ได้เป็นเพียงพลังงานสูญญากาศ แต่จะต้องเป็นสิ่งที่แปลกใหม่กว่า [T] เขาอาจเป็นคำใบ้สำหรับพลังที่ห้าในธรรมชาตินอกเหนือจากกองกำลังที่รู้จักกันดีสี่ประการ ... หรือมีการปรับเปลี่ยนกฎของ Einsteins เกี่ยวกับแรงโน้มถ่วงสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einsteins

Dr Santiago Avilla

พวกเขายังวัดความผันผวนของอคูสติก Baryon (เบา) ซึ่งสามารถจินตนาการได้ว่าเป็นคลื่นเสียงในการกระจายของจักรวาล-จุดสูงสุดประมาณ 500 ล้านปีแสง ข้อมูล DES จาก 16 ล้านกาแลคซีชี้ให้เห็นว่า BAO ที่วัดได้นั้นเล็กกว่า 4 เปอร์เซ็นต์ที่คาดการณ์ไว้โดยλCDM

“ มันน่าตื่นเต้นที่ได้เห็นพลังของการสำรวจพลังงานมืดเมื่อรวมโพรบที่แตกต่างกันในขณะที่ผลลัพธ์ซูเปอร์โนวาของเราและผลลัพธ์ BAO ของเราจากปีที่แล้วน่าตื่นเต้นอยู่แล้วโดยการรวมเข้าด้วยกันเราสามารถสังเกตรอยแตกในλCDMซึ่งถือเป็นรูปแบบมาตรฐานของจักรวาลวิทยา”ดร. ซันติอาโกอาวิลาจากศูนย์พลังงานการวิจัยด้านสิ่งแวดล้อมและเทคโนโลยี (CIEMAT) ในสเปนซึ่งรับผิดชอบการวิเคราะห์ BAO ใน DES กล่าวกับ Iflscience

ความพยายามระหว่างประเทศในการเข้าถึงผลลัพธ์เหล่านี้

หากเข้าใจพลังงานมืดหรือสสารมืดเป็นเรื่องง่ายเราจะทำไปแล้ว ในขณะที่เชื่อกันว่าพวกเขาครองจักรวาลผลกระทบของพวกเขาไม่ชัดเจนในห้องปฏิบัติการของเราทันที มันเป็นเพียงการศึกษาเครื่องชั่งขนาดใหญ่ในจักรวาลเท่านั้นที่เราสามารถพยายามเข้าใจคุณสมบัติของพวกเขา

“ การได้รับผลลัพธ์ด้านจักรวาลเหล่านี้ใช้เวลาหลายปีในการทำงานร่วมกันโดยผู้คนหลายร้อยคนในการสำรวจพลังงานมืดงานของพวกเขาครอบคลุมการออกแบบกล้องบนกล้องโทรทรรศน์โดยใช้การสังเกตมากกว่า 700 คืนและพัฒนาวิธีการวิเคราะห์ที่ทันสมัยศาสตราจารย์เจสซีมูเยอร์ของมหาวิทยาลัยซินซินนาติบอก Iflscience

“ การพัฒนาทั้งหมดเหล่านี้แสดงถึงความท้าทายที่ต้องเอาชนะเพื่อใช้ข้อมูล DES เพื่อทดสอบโมเดลพลังงานมืด”

พลังงานมืดคืออะไร?

หากผลลัพธ์นั้นถูกต้องและพลังงานมืดไม่ใช่ค่าคงที่ของจักรวาลนักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องเริ่มคิดใหม่ว่าพลังงานมืดคืออะไร ธรรมชาติที่แท้จริงของมันยังคงถูกห่อหุ้มด้วยความลึกลับ แต่งานของ DES และการสำรวจอื่น ๆ ที่กำลังจะมาถึงจะให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับคุณสมบัติของพลังงานนี้มากยิ่งขึ้น

“ เราอาศัยอยู่ในยุคที่น่าตื่นเต้นสำหรับจักรวาลวิทยาและงานนี้เพิ่มหลักฐานที่เพิ่มขึ้นในการสนับสนุนพลังงานมืดที่กำลังพัฒนาขึ้นโมเดลλCDMซึ่งเป็นแบบจำลองมาตรฐานในจักรวาลวิทยาในช่วงทศวรรษที่ผ่านมาอาจไม่เพียงพอที่จะตีความข้อมูลของการทดลองทางจักรวาลล่าสุด”ดร. Juan Mena-Farnándezของห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ subatomic และจักรวาลวิทยาใน Grenoble บอกกับ Iflscience

“ นี่หมายความว่าพลังงานมืดไม่ได้เป็นเพียงพลังงานสูญญากาศมันจะต้องเป็นสิ่งที่แปลกใหม่กว่าตัวอย่างเช่นนี่อาจเป็นคำใบ้สำหรับแรงที่ห้าในธรรมชาตินอกเหนือจากกองกำลังที่รู้จักกันดีสี่ทางเลือกอีกทางเลือกหนึ่งอาจเป็นไปได้ Avila บอก Iflscience

รุ่นมาตรฐานไม่มีช่วงเวลาที่ดี

หนึ่งในจุดอภิปรายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดเกี่ยวกับโมเดลมาตรฐานในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคือความตึงเครียด- วิธีการที่แตกต่างกันในการประเมินอัตราการขยายตัวของจักรวาลในวันนี้มีตัวเลขที่แตกต่างกัน

นักวิทยาศาสตร์ใช้ข้อมูลจาก Cosmic Microwave Background (CMB) นักวิทยาศาสตร์พยายามว่าจักรวาลกำลังขยายตัวในอัตรา 67.4 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อ megaparsec โดยมี 1 megaparsec อยู่ที่ 3.26 ล้านปีแสง ซึ่งหมายความว่าหากกาแลคซีสองแห่งอยู่ห่างกัน 1 เมกะการ์เซคการขยายตัวของจักรวาลจะทำให้พวกเขาดูเหมือนว่าพวกเขากำลังเคลื่อนตัวออกจากกันด้วยความเร็ว 67.4 กิโลเมตร (42 ไมล์) ต่อวินาที วิธีที่แตกต่างที่เรียกว่าระยะทางไกล, R ซึ่งใช้เทียนมาตรฐานที่รู้จักกันในชื่อดาวแปรปรวน CSPEIDแต่พบค่า 73 กิโลเมตรต่อวินาทีต่อเมกะการ์เซค

เรารู้สึกทึ่งกับความเป็นไปได้ที่พลังงานมืดที่กำลังพัฒนาอาจแก้ปัญหาปริศนาอื่น ๆ นี้ได้ แต่ทีมก็ราดความหวังของเรา

“ เมื่อตีความข้อมูลจาก BAO และ SN จาก DES (รวมถึง CMB จากพลังค์) โดยสมมติว่าพลังงานมืดที่กำลังพัฒนาอยู่ค่าคงที่ของค่าคงที่ฮับเบิลที่เราได้รับ (~ 68+-1 km/s/mpc) สอดคล้องกับการใช้งานโดยใช้ระยะทาง (~ 73+-1 km/s/mpc) ยังคงอยู่ที่นั่น” Dr Mena Fernandez อธิบาย

เราไปจากที่นี่ที่ไหน?

ความท้าทายของโมเดลมาตรฐานได้ถูกวางลง แต่ไม่ได้หมายความว่าทุกอย่างจะต้องถูกโยนออกไป พลังงานมืดที่อ่อนตัวลงตามเวลาอาจติดตั้งได้อย่างง่ายดายในแบบจำลองมาตรฐานหลังจากการปรับแต่งและการปรับปรุงโดยไม่ต้องพิจารณาว่าล้าสมัยอย่างสมบูรณ์ ยังคงมีอยู่มากมายที่ต้องเข้าใจเกี่ยวกับเรื่องนี้ ทีมกำลังวางแผนการสังเกตในอนาคตเช่นเดียวกับการทำงานเพื่อปรับปรุงเทคนิคเพื่อให้แน่ใจว่าการวิเคราะห์นั้นถูกต้องเท่าที่จะทำได้

“ ในอีกไม่กี่เดือนข้างหน้าเราจะปล่อยผลลัพธ์เพิ่มเติมจาก DES ที่เสร็จสมบูรณ์ด้วยการศึกษาการจัดกลุ่มของสสารที่ตรวจสอบด้วยกาแลคซีและเลนส์แรงโน้มถ่วงให้ข้อมูลเสริมกับผลลัพธ์ที่ออกมาในขณะนี้ซึ่งขึ้นอยู่กับการวัดระยะทางที่ตรวจสอบประวัติการขยายตัวของจักรวาล”

“ เรายังมีผลต่อผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นออกมาจากการสำรวจจักรวาลอื่น ๆ เช่นการวัด BAO จาก Desi และมองไปข้างหน้าเพื่อ - เหนือสิ่งอื่นใด - การตรวจจับซุปเปอร์โนวาเพิ่มเติมจำนวนมากกับหอสังเกตการณ์ Vera Rubin LSST ซึ่งจะเริ่มรับข้อมูลวิทยาศาสตร์ในปีนี้”

เช่นเดียวกับหอสังเกตการณ์ Vera Rubin สำนักงานอวกาศแห่งยุโรปภารกิจ Euclidกำลังศึกษาจักรวาลมืด ความซับซ้อนของ Dark Energy อาจถูกเปิดเผยในไม่ช้า ... และพวกเขาอาจจะแปลกกว่าที่เราคิด