Neue Ergebnisse aus dem Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) legen nahe, dass die unbekannte Kraft, die die Expansion des Universums beschleunigt, nicht das ist, was wir davon ausgehen. Dies deutet darauf hin, dass unsere beste Theorie der Entwicklung des Universums, das Standardmodell der Kosmologie, falsch sein könnte.
Die neu veröffentlichten Desi-Daten stammen aus den ersten drei Jahren der als Instrument gesammelten Beobachtungen, die am Nicholas U. Mayall 4-Meter-Teleskop am Kitt Peak National Observatory montiert sind, weiterhin die größte 3D-Karte des jemals geschaffenen Universums. Bis Desi seine fünfjährige Mission im nächsten Jahr abschließt, wird das Instrument das Licht neben dem Sternenlicht von über 10 Millionen Sternen aus geschätzten 50 Millionen Galaxien und Quasaren mit schwarzer Loch gemessen haben.
Es ist die Fähigkeit von Desi, Licht aus 5.000 Galaxien gleichzeitig zu erfassen, das es zum idealen Instrument macht, eine Umfrage durchzuführen, die groß genug ist, um die Eigenschaften dunkler Energie zu untersuchen. Diese neue Analyse konzentriert sich auf Daten aus den ersten drei Jahren der DESI-Beobachtungen, die fast 15 Millionen der bestgemassten Galaxien und Quasare umfassen.
“Das Universum hört uns nie auf, uns zu überraschen und zu überraschen”, sagte Desi -Projektwissenschaftler Arjun Dey in einer Erklärung. “Indem Desi und das Mayall -Teleskop die sich entwickelnden Texturen des Stoffes unseres Universums wie nie zuvor offenbaren, verändern sie unser Verständnis der Zukunft unseres Universums und der Natur selbst.”
Desi könnte alles ändern, was wir über dunkle Energie wissen
Dunkle Energie ist der Platzhaltername, der dem Aspekt des Universums angegeben wird, der dazu führt, dass der Raum der Raumzeit immer schneller und schneller aufbläst und die Galaxien schneller auseinander schob.
Es wird angenommen, dass es rund 70% der Materie und Energie des Universums ausmachen. Das mysteriöse “Zeug” namens Dark Matter macht weitere 25%aus, und gewöhnliche Materie, die Sterne, Planeten, Monde, unsere Körper und die Katze von nebenan umfassen, machen nur 5%aus. Im Wesentlichen ist alles, was wir über das Universum verstehen, einschließlich der gesamten Chemie und Biologie, in diesen 5%abgeschlossen!
Die aktuelle “beste Vermutung” an der Identität der dunklen Energie ist die kosmologische Konstante, die Vakuumenergie des Energiebereichs, die in den Kuchen eingebrannt ist, das wir als Standardmodell der Kosmologie oder des Lambda Cold Dark Matter (LCDM) -Modells bezeichnen. Dieses Modell basiert jedoch auf der Annahme, dass dunkle Energie, die durch den griechischen Buchstaben Lambda (λ) dargestellt wird, über die Zeit konstant ist.
Die Vakuumenergie beschreibt die Dichte von Partikeln, die in und aus der Existenz auf- und aussteigen. Während “etwas” aus “nichts” verrückt klingt, können Sie es sich als das Universum vorstellen, das eine Überziehungseinrichtung hat. Paare von virtuellen Partikeln dürfen ein bisschen Energie aus dem Kosmos “ausleihen”, solange sie sie durch Treffen und Vernichtung gegenseitig zurückzahlen.
Wenn die Desi -Befunde isoliert aufgenommen werden, fordern sie das im LCDM -Modell entwickelte Bild der dunklen Energie nicht. Wenn die Desi -Daten mit anderen Messungen des Kosmos verglichen werden, werden Probleme mit dem kosmologischen konstanten Konstant zu manifestieren.
Desi deutet an, und nicht zum ersten Mal ist diese dunkle Energie nicht konstant, ändert sich jedoch im Laufe der Zeit. Insbesondere scheint sich dieser beschleunigende “Push” zu schwächen.
Diese Messungen umfassen unsere Beobachtungen eines “fossilen” Lichts, das von einem Ereignis übrig geblieben ist, das kurz nach dem Urknall als “letzte Streuung” auftrat, als sich das Universum ausdehnt und abgekühlt hatte, damit die Elektronen sich mit Protonen verbinden und die ersten neutralen Atome bilden konnten.
Das Verschwinden freier Elektronen ermöglichte es plötzlich Photonen, den Partikeln, aus denen Licht ausgeht, frei zu reisen. Mit anderen Worten, es war, als hätte ein universeller Nebel aufgehoben und der Kosmos transparent. Dieses erste Licht wird als “kosmischer Mikrowellenhintergrund” oder “CMB” bezeichnet und kann heute noch beobachtet werden.
Winzige Variationen oder “Falten” wurden durch Schwankungen in der Dichte der Materie im frühen Universum, als Baryon -Akustik -Oszillationen (BAO) in die CMB eingefroren, “eingefroren. Als sich der Kosmos weiter ausbreitete, auch diese Falten. Somit kann Bao -Falten als Standardmessstab der Expansion des Universums fungieren, wobei ihre Größe zu unterschiedlichen kosmischen Zeiten variiert. Diese Variation ergibt sich aus der Folge, wie schnell das Universum zu dieser Zeit expandierte.
Die Messung des BAO zeigt somit die Stärke der dunklen Energie in der Geschichte des Kosmos, und Desi kann dies genauer tun als jedes andere Instrument.
Änderungen der dunklen Energie selbst wurden auch angedeutet, als die DEI -Daten mit Beobachtungen von Typ -IA -Supernovas verglichen wurden, kosmische Explosionen, die auftreten, wenn weiße Zwergsterne auf einem Begleiterstern “überfüttern”. Dieses gestohlene Material stapelt sich auf der Oberfläche des Sternrestes, bis ein thermonukleärer Ausreißer ausgelöst wird.
Typ -IA -Supernovae sind in Bezug auf ihre Lichtleistung so einheitlich, dass Astronomen sie als “Standardkerzen” zur Messung kosmischer Entfernungen verwenden können. Tatsächlich waren Typ -IA -Supernovas ein wesentlicher Bestandteil der Entdeckung, dass die Expansion des Universums 1998 die Entstehung der dunklen Energie beschleunigt.
Diese Entfernungsmessungen sind aufgrund eines Phänomens, das als “Rotverschiebung” bezeichnet wird, möglich, das auftritt, wenn die Wellenlänge des reisenden Lichts beim Überqueren des expandierenden Universums gedehnt wird. Je länger das Licht gereist ist, desto extremer Verschiebung in Richtung der langen Wellenlänge “rotes Ende” des elektromagnetischen Spektrums. Das bedeutet, dass die Messung der Rotverschiebung einer sehr bekannten und konsistenten Lichtquelle, einer Standardkerze, Entfernungsmessungen ergeben kann.
Desi -Daten können auch mit Beobachtungen eines Effekts kombiniert werden, der als “Gravitationslinsing” bezeichnet wird, die Verzerrung von Licht von entfernten Galaxien durch Vordergrundobjekte mit großer Masse, um die Signatur der sich entwickelnden dunklen Energie zu zeigen.
Die Entwicklung der dunklen Energie ist nicht robust genug, um als “Entdeckung” noch betrachtet zu werden, aber unterschiedliche Kombinationen der Daten mit anderen Beobachtungen veranlassen dieses Konzept in Richtung dessen, was als “Goldstandard” in der Physik für eine solche Bestimmung angesehen wird.
Astronomen bereiten sich darauf vor, sich in Desi -Daten einzutauchen
Neben der Enthüllung dieser neuesten dunklen Energieergebnisse am Mittwoch (19. März) kündigte die DEI -Zusammenarbeit auch an, dass die Datenveröffentlichung 1 (DR1) jetzt für jeden verfügbar ist, der über das National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) untersucht werden kann.
DR1 enthält Informationen zu 18,7 Millionen kosmischen Objekten, darunter rund 4 Millionen Sterne, 13,1 Millionen Galaxien und 1,6 Millionen Quasare.
Luz Ángela García Peñaloza, ein ehemaliges Desi -Teammitglied und Kosmologe am Universidad ECCI in Kolumbien, ist nur ein Wissenschaftler, der von den neuen Desi -Ergebnissen begeistert ist und die Tatsache, dass DR1 nun der allgemeinen astronomischen Gemeinschaft zur Verfügung steht. sagte Space.com.
“Ich freue mich auch sehr, herauszufinden, dass Desi Redshift -Informationen von etwa 19 Millionen Galaxien und Quasaren veröffentlicht hat. Wir haben die Anzahl der identifizierten Galaxien um eine Größenordnung in weniger als 10 Jahren erhöht!” García Peñaloza sagte. “Das faszinierendste Ergebnis von allen ist, dass verschiedene Beobachtungssätze, eine Kombination von BaO aus DESI mit CMB -Daten von Planck und die drei Hauptsätze von Luminositätsabständen von Typ Ia -Supernovas vom Typ Ia ein stärkerer Fall für ein sich entwickeltes dunkles Energiemodell darstellen und die kosmologische Konstante entlarven.
“Dies wird immer mehr mit anderen unabhängigen kosmologischen Tests übereinstimmt, die ein Fenster mit Gelegenheit für neue Wege eröffnen, um dunkle Energie und die beschleunigte Expansion des Universums zu erforschen und zu studieren.”
Die Verfügbarkeit der DR1 -Daten bedeutet, dass Astronomen außerhalb der Desi -Zusammenarbeit nun in diesen riesigen Datensatz eintauchen können, der zwischen Mai 2021 und Juni 2022 gesammelt wurde.
“Unsere Ergebnisse sind fruchtbarer Grund für unsere Theoriekollegen, wenn sie neue und bestehende Modelle betrachten, und wir sind gespannt, was sie sich einfallen lassen”, sagte Desi -Direktor Michael Levi, Wissenschaftler im Berkeley Lab. “Was auch immer die Natur der dunklen Energie ist, es wird die Zukunft unseres Universums prägen.
“Es ist ziemlich bemerkenswert, dass wir mit unseren Teleskopen zum Himmel schauen und versuchen können, eine der größten Fragen zu beantworten, die die Menschheit jemals gestellt hat.”
In der Zwischenzeit bereitet sich die Desi -Zusammenarbeit darauf vor, zusätzliche Analysen des neuen Datensatzes zu beginnen, um noch mehr Ergebnisse zu extrahieren, da Desi selbst während des vierten Betriebsjahres weiterhin Daten sammelt.
“Nur erstaunlich”, schloss García Peñaloza. “Was für eine Zeit, am Leben zu sein und Kosmologe zu sein!”
Die Desi -Daten werden in einer Reihe von hier verfügbaren Papieren erörtert.
