Evren hakkında yanlış bir şeyler alıyoruz.
Küçük bir şey olabilir: belirli yıldızları olduklarından daha yakın veya daha uzak gösteren bir ölçüm sorunu, astrofizikçilerin uzayda mesafeleri nasıl ölçtüklerine dair birkaç değişiklikle çözebilecekleri bir şey. Büyük bir şey olabilir: kozmolojide bir hata - ya da bir dizi hata - ya da evrenin kökeni ve evrimi hakkındaki anlayışımız. Eğer durum buysa, tüm uzay ve zaman geçmişimiz berbat olabilir. Ancak sorun ne olursa olsun, evrenin kilit gözlemlerini birbiriyle aynı fikirde değil: Bir şekilde ölçülen evren belli bir oranda genişliyor gibi görünüyor; başka bir şekilde ölçülürse, evren farklı bir oranda genişliyor gibi görünüyor. Ve yeni bir makalenin gösterdiği gibi, ölçümler daha kesin hale gelse bile, bu tutarsızlıklar son yıllarda daha da artmıştır.
Kuzey Carolina Eyalet Üniversitesi'nde (NCSU) teorik bir kozmolog ve yeni makalenin ortak yazarı Katie Mack, "Kozmoloji anlayışımız doğruysa, tüm bu farklı ölçümlerin bize aynı cevabı vermesi gerektiğini düşünüyoruz" dedi. .
En ünlü iki ölçüm birbirinden çok farklı çalışır. Birincisi Kozmik Mikrodalga Arkaplanına (CMB) dayanır: Büyük Patlama'dan sonraki ilk anlardan mikrodalga radyasyonu. Kozmologlar, evrenin tüm tarihinin teorik modellerini bir SPK temeli üzerine inşa ettiler - çok emin oldukları modeller ve kırılması için tamamen yeni bir fizik gerektirir. Ve birlikte ele alındığında, Mack, Hubble sabiti veya evrenin şu anda ne kadar hızlı büyüdüğünü yöneten H0 için oldukça hassas bir sayı ürettiklerini söyledi.
İkinci ölçüm, Sefeid olarak bilinen yakın gökadalarda süpernovalar ve yanıp sönen yıldızlar kullanır. Bu galaksilerin kendimizden ne kadar uzakta olduklarını ve bizden ne kadar hızlı uzaklaştıklarını ölçerek, gökbilimciler Hubble sabitinin çok hassas bir ölçümü olduğuna inandıklarını elde ettiler. Ve bu yöntem farklı bir H0 sunar.
"Farklı cevaplar alırsak, bilmediğimiz bir şey olduğu anlamına gelir," dedi Mack Canlı Bilim'e. “Yani bu sadece evrenin şu andaki genişleme oranını anlamakla değil - bu bizim ilgilendiğimiz bir şeydir - evrenin nasıl evrildiğini, genişlemenin nasıl geliştiğini ve tüm bunları hangi uzay zamanının yaptığını anlamakla ilgilidir. zaman."
NCSU'da bir kozmolog ve makalenin baş yazarı Weikang Lin, sorunun tam bir resmini geliştirmek için ekibin H0'ı tek bir yerde "kısıtlamanın" tüm farklı yollarını toplamaya karar verdiğini söyledi. Bildiri henüz resmen akran değerlendirilmemiştir veya yayınlanmamıştır ve arXiv ön baskı sunucusunda mevcuttur.
"Kısıtlamanın" anlamı şudur: Fizikteki ölçümler nadiren kesin cevaplara dönüşür. Bunun yerine, olası cevaplar için sınırlar koyarlar. Ve bu kısıtlamalara birlikte bakarak çalıştığınız bir şey hakkında çok şey öğrenebilirsiniz. Örneğin, bir teleskopa bakarak, uzayda bir ışık noktasının kırmızı, sarı veya turuncu olduğunu öğrenebilirsiniz. Bir diğeri size uzaydaki diğer ışıklardan daha parlak ama güneşten daha az parlak olduğunu söyleyebilir. Bir diğeri size gökyüzünde bir gezegen kadar hızlı hareket ettiğini söyleyebilir. Bu kısıtlamaların hiçbiri size tek başına fazla şey söylemez, ancak birlikte ele alındıklarında Mars'a bakmanızı önerirler.
Lin, Mack ve üçüncü ortak yazarları NCSU lisansüstü öğrencisi Liqiang Hou, iki sabit üzerindeki kısıtlamalara baktı: H0 ve evrenin "kütle kesri" olarak adlandırılan ve Ωm olarak gösterilen bir şey enerjidir ve ne kadar önemlidir. H0'ın birçok ölçümünün de Ωm'yi sınırladığını söyledi, bu yüzden onlara birlikte bakmak yararlıdır.
Bu renkli komplo üretti:
Gerilmiş macenta oval etiketli WMAP, CMB'nin Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Probu olarak bilinen geçmiş bir NASA çalışmasına dayanarak mümkün olan olası kütle fraksiyonları ve Hubble sabitleri aralığıdır. CV SN etiketli sarı sütun ("Sefeid Kalibre Edilmiş Tip-Ia Süpernova" nın kısaltması), evrenin kütle fraksiyonunu sınırlamayan, ancak H0'ı kısıtlayan Sefeid-süpernova ölçümlerini ifade eder. SN P etiketli kırmızı çubuk ("Type-Ia Supernovae Pantheon" kısaltması), evrenin kitle fraksiyonu üzerinde büyük bir kısıtlamadır.
WMAP ve CV SN kenarlarının, çoğunlukla kırmızı çubuğun dışında, üst üste geldiğini görebilirsiniz. Birkaç yıl önce tutarsızlığın resmi buydu, dedi Mack: İki ölçümün farklı cevaplar verdiğinden endişelenecek kadar önemli, ancak onları biraz ince ayarlarla uyumsuz hale getirecek kadar önemli değil.
Ancak son yıllarda SPK'nın Planck İşbirliği adı verilen bir gruptan yeni bir ölçümü yapıldı. 2018'de en son veri kümesini yayınlayan Planck İşbirliği, Planck etiketli arsa üzerinde siyah şeritle gösterilen evrenin kütle oranı ve genişleme oranı üzerinde çok sıkı kısıtlamalar koydu.
Şimdi yazarlar, evrenin çılgınca farklı iki resmi ortaya çıktı. Planck ve WMAP - H0 ve Ωm'yi sınırlamak için bir dizi başka yaklaşımla birlikte - az çok uyumludur. Arsada, beyaz çizgiler çemberi içinde, evrenin ne kadar hızlı genişlediği ve ne kadar maddeden yapıldığı konusunda benzer cevaplara izin veren bir yer var. Çizimdeki hemen hemen tüm şekillerin o daireden geçtiğini görebilirsiniz.
Ancak, yerel evrenimizdeki şeylerin ne kadar uzakta olduğunu ve ne kadar hızlı hareket ettiklerini incelemeye dayanan en doğrudan ölçüm kabul etmiyor. Sefeid ölçümü orada sağdadır ve hata çubukları bile (olası değerler aralığını gösteren soluk sarı bitler) kesikli daireden geçmez. Ve bu bir problem.
Stanford Üniversitesi'nden bu yazıda yer almayan bir kozmolog Risa Wechsler, "Son birkaç ay içinde bu alanda çok fazla etkinlik oldu," dedi. “Bu yüzden her şeyin özetlendiğini görmek gerçekten güzel. Temel parametreler olan H0 ve Ωm açısından çerçeveleme gerçekten açıklayıcı.”
Yine de, Wechsler Canlı Bilime, herhangi bir sonuca atlamamanın önemli olduğunu söyledi.
“İnsanlar bu konuda heyecan duyuyor çünkü yeni fizik olduğu anlamına gelebilir ve bu gerçekten heyecan verici olacak” dedi.
SPK modelinin bir şekilde yanlış olması mümkündür ve bu fizikçilerin evreni nasıl algıladıklarında bir çeşit sistematik hataya yol açar.
"Herkes bunu sever. Fizikçiler modellerini kırmayı severler," dedi Wechsler. "Ama bu model şu ana kadar oldukça iyi çalışıyor, bu yüzden önceliğim beni ikna etmek için oldukça güçlü kanıtlar olması."
Çalışma, sadece yeni bir fizik parçası ekleyerek, Cepheid ölçümünü yerel evrenden diğerleriyle eşleştirmenin zor olacağını gösteriyor.
Mack, süpernova-Sefeid hesaplamasının yanlış olduğunu söyledi. Belki fizikçiler yerel evrenimizdeki mesafeleri yanlış ölçüyorlar ve bu da yanlış bir hesaplamaya yol açıyor. Yine de, bu yanlış hesaplamanın ne olacağını hayal etmek zor. Birçok astrofizikçi yerel mesafeleri sıfırdan ölçtüler ve benzer sonuçlar elde ettiler. Yazarların ortaya koyduğu bir olasılık, daha az gökada ve daha az yerçekimi olan evrenin tuhaf bir yığınında yaşadığımızdır, bu nedenle mahallemiz bir bütün olarak evrenden daha hızlı genişliyor.
Sorunun cevabının hemen köşede olabileceğini söyledi. Ama daha çok yıllar veya on yıllar uzakta.
“Ya evrende yeni bir şey ya da ölçümlerimiz hakkında anlamadığımız bir şey” dedi.
Wechsler, ikincisine bahse gireceğini söyledi - muhtemelen ilgili bazı ölçümlerin etrafındaki hata çubukları hakkında tam olarak doğru olmayan bir şey olduğunu ve bunlar çözüldükten sonra resmin daha iyi bir şekilde uyduğunu söyledi.
Ölçümler yapmak çelişkileri açıklığa kavuşturabilir - ya onu açıklamak ya da yükseltmek, yeni bir fizik alanının gerekli olduğunu düşündürür. 2020'de çevrimiçi olması planlanan Büyük Sinoptik Araştırma Teleskopu, astrofizikçilerin galaksiler arasındaki mesafeleri ölçmek için kullandıkları veri kümelerini büyük ölçüde iyileştirmesi gereken yüz milyonlarca süpernova bulmalıdır. Sonunda Mack, yerçekimi dalga çalışmalarının evrenin genişlemesini sınırlayacak kadar iyi olacağını ve bunun kozmolojiye başka bir hassasiyet düzeyi ekleyeceğini söyledi. Yolun aşağısında, fizikçilerin nesnelerin gerçek zamanlı olarak birbirlerinden uzağa gitmesini izlemek için yeterince hassas aletler bile geliştirebileceğini söyledi.
Fakat şimdilik kozmologlar hala bekliyor ve evrende yaptıkları ölçümlerin neden birlikte bir anlam ifade etmediğini merak ediyorlar.
