Mění se temná energie v průběhu času?

Vědci zvažují, zda se záhadná „síla“ urychlující vesmírnou expanzi časem mění.

Později došlo k nějakému vědeckému nadšení kvůli malému, ale pozoruhodnému konfliktu v měření míry expanze vesmíru. Současná rychlost, nazývaná Hubbleova konstanta nebo H 0 (vyslovuje se „H-naught“), spojuje červený posun ve spektrech objektu s jeho fyzickou vzdáleností. Také nám to říká věk a velikost vesmíru a hustotu potřebnou k tomu, aby byl vesmír geometricky plochý.

Jedná se zkrátka o dost důležité číslo.

Tento graf ukazuje některá reprezentativní měření rychlosti expanze dnešního vesmíru, známou jako Hubbleova konstanta. Obrázek obsahuje tři hodnoty odvozené z měření kosmického mikrovlnného pozadí (levá strana grafu) a čtyři hodnoty odvozené z „blízkých“ objektů (pravá strana grafu). Zde uvedené hodnoty jsou výsledky holých kostí z každé studie; kteroukoli z těchto hodnot lze zpřesnit kombinací informací z více datových sad.
Ana Aceves / Monica Young

Expanze vesmíru byla jedním z největších objevů 20. století. Ale po téměř sto letech studia se astronomové stále zcela neshodují na tom, jak rychle je současná expanze. Ti, kteří používají kosmické mikrovlnné pozadí, dávají přednost hodnotě přibližně 67 kilometrů za sekundu na megaparsec (km / s / Mpc, kde megaparsec je 3, 26 milionu světelných let). Ti, kteří používají supernovy a další blízké kosmické nástroje, se ocitají v hodnotě asi 73 km / s / Mpc (viz graf).

Rozpor připomíná další debatu na přelomu 21. a 20. století, přičemž jedna strana se vřele obhajuje kolem 50 km / s / Mpc a druhá zhruba 100 km / s / Mpc. Pečlivá práce Wendy Freedman (University of Chicago) a dalších pomocí Hubbleova kosmického dalekohledu vyřešila tento spor.

Současná neshoda by mohla být pouze otázkou analýzy a předpokladů (možná i kosmické prázdnoty). Freedman však poznamenává, že součástí řešení předchozího trápení bylo objevování mysli, které v poslední polovině kosmické historie zrychluje expanzi vesmíru. Něco identifikované zástupným termínem „temná energie“ podporuje toto zrychlení. Ačkoli zatím nevíme, jaká temná energie je, oblíbený pohled je, že je to nějaký druh energie vlastní samotnému vesmíru. Pokud ano, tak jak se prostor rozšiřuje, temná energie se s ní zvětšuje a udržuje stejnou hustotu, místo ředění.

Mohla by za současným konfliktem být i nová fyzika?

Expanze vesmíru začala u Velkého třesku, téměř před 14 miliardami let. Po krátkém výboji inflace se rychlost expanze zpomalila, pak o několik miliard let později (odhady se liší) zrychlení nastalo, když temná energie dominovala gravitaci.
Nobelova cena nadace

Gong-Bo Zhao (Čínská akademie věd a University of Portsmouth, Velká Británie) a kolegové se rozhodli tuto otázku prozkoumat. Zkoumali, zda poslední kontroverze může být způsobena vyvíjející se temnou energií, jejíž hustota se nejen mění v čase, ale také mění způsob, jakým se její hustota mění s časem.

Z matematického hlediska, pokud hustota temné energie zůstává konstantní, pak se její stavová rovnice, w, rovná −1. To by z něj učinilo kosmologickou konstantu - lambda (Λ) v paradigmatu lambda-cold-dark-matter (ΛCDM), oficiálním jménu našeho moderního kosmologického rámce. Pozorování tuto hodnotu podporují s kroutícím se prostorem. Pokud je w větší než −1 (−0, 9, atd.), Pak hustota temné energie pomalu klesá s rozšiřováním vesmíru. Pokud je w menší než -1, pak se hustota zvyšuje s expanzí.

Zhao tým udělal, aby zkontroloval, zda místo toho, aby zůstala jedna hodnota, se stavová rovnice ve skutečnosti mění v průběhu kosmického času a mění se napříč rozsahem hodnot w . Tým shromáždil velkou, rozmanitou sadu pozorování druhých a tým jej opatrně analyzoval, aby zjistil, jaký druh vesmíru mohou data popisovat. Při psaní 28. srpna v Nature Astronomy autoři došli k závěru, že je možné uvolnit napětí H 0 dynamickou temnou energií, jejíž rovnice stavu osciluje nad a pod hodnotou -1. Mírný favoritismus pro toto řešení v jejich analýze však není dostatečně statisticky silný, aby dokázal, že je to správná odpověď.

Dobré je, že toto tajemství vyřeší více dat. Tým poukazuje na připravovaný průzkum temné energetické spektroskopie (DESI), jehož cílem je začít s vytvářením 3D kosmické mapy v roce 2018.

Odkazy: G.-B. Zhao a kol. „Dynamická temná energie ve světle nejnovějších pozorování.“ Příroda Astronomie . 28. srpna 2017.


Zatmělo slunce zatmění vaší astronomické chuti k jídlu? Nakrmte to předplatným Sky & Telescope.