您的位置:首页 > 国内要闻

暗能量导致宇宙加速膨胀?弦理论能否帮忙解决?

时间:2019-08-21

宇宙正在膨胀,但是它的确切膨胀率还不清楚,到目前为止,它只能用美国宇航局的哈勃太空望远镜和其他类似的仪器来估计。此外,近年来,天文学家利用哈勃望远镜揭示了估算宇宙膨胀率的两种主要方法之间的差异。

0×251C

从本质上讲,哈勃望远镜收集到的数据表明,宇宙的膨胀速度比从宇宙微波背景(CMB)观测中推断的要快得多。

0×251d

这种差异被称为哈勃膨胀,在物理学研究领域引起了越来越多的兴趣,但迄今为止解决这个问题的努力还没有成功。约翰霍普金斯大学和斯沃斯莫尔学院的研究人员提出并测试了一种可解决哈勃膨胀问题的替代模型。在一篇发表在[0x9A8b]上的研究论文中,研究人员成功地应用了马克卡米奥科夫斯基先前提出的暗能量模型。尽管没有成功,但之前解决哈勃膨胀问题的尝试让我们大致了解了解决方案应该具备什么样的能力。

0×251e

同时,用宇宙学观测来检验弦理论的结果,它预测了一个“公理”的存在,即大量具有特殊物理性质的极轻粒子。对这些粒子物理性质的简单修改使它们具有哈勃膨胀所需的性质。因此,科学家们决定朝着这个方向前进并测试这个替代模型。例如,普朗克的CMB观测和SH0ES H0测量,利用先前收集的数据,研究人员将早期暗能量(EDE)模型应用于哈勃膨胀。虽然暗能量占宇宙能量密度的75%左右,但暗能量一直是当前宇宙学理解中的一个谜。

0×251f

1998年,Adam Riess,Brian Schmidt,Saul Perlmutter及其各自的团队首次在超新星观测中发现了它。 EDE意味着在宇宙学的背景下,这些粒子就像暗能量的一个组成部分(即负压流体),它比当前的暗能量早得多。这些粒子在宇宙微波背景的光子发射之前和之后改变宇宙的膨胀率,这略高于标准预测(约3%)。在这项研究中,Poulin及其同事计算了当有EDE成分时CMB的外观。考虑到普朗克收集和用于计算的数据的准确性,研究人员的预测非常详细。

3001953-dc2870d89efafcf0

有必要弄清楚模型将如何表现,演变和波动,以及它将如何影响宇宙中最古老的光 - 宇宙微波背景,宇宙微波背景辐射是复杂的,其形状必须以数字方式计算,所以我们已经有些代码添加了描述EDE的代码,用于从宇宙微波背景辐射中提取宇宙学信息。 Poulin,Karwal及其同事使用超级计算机对数千种不同的宇宙学进行了采样。这使他们能够确定最符合现有宇宙观测的宇宙学,并发现这种新的宇宙学模型,包括EDE组合,可以解决哈勃扩展问题。

3001953-f3fccc569fdee78c

实质上,研究人员观察到,在遥远的过去,宇宙膨胀率的微小变化,例如EDE产生的变化,可以解决哈勃扩张关系。在研究中测试的实际模型可能只是一种尚未在自然界中实施的所谓玩具模型。这没有问题,因为在宇宙学中,真正重要的是这些粒子集的动态特性(更确切地说,它们的总能量密度和压力),而不是它们各自的微观物理特性。实际上,在研究结果公布之后,EDE的替代实施方式,其收集性质与研究人员提出的相似。

3001953-705cf99dc55b495e

总的来说,该研究有助于目前对EDE何时以及在何种程度上具有动态重要性的理解,这将最终为更有效的宇宙学模型的发展提供信息。考虑到普朗克数据的准确性,重要的是在早期阶段占宇宙能量密度10%的流体不会显着影响宇宙微波背景辐射,这表明它确实需要大量的数值计算。该项目的主要结论是,异常的宇宙观测可以帮助我们探索新的物理学。这项研究启发了其他研究小组研究类似的EDE模型来解决哈勃扩展问题。

3001953-43940cf21daeb603

仍有许多研究工作要做,以改进和理解EDE模型,但对哈勃扩展的不同解决方案也有兴趣。研究人员现在计划以多种方式进一步测试模型,首先尝试使用它来尽可能多地了解EDE的特征。实际上,虽然有许多可选的EDE模型,但这些模型产生的分辨率不如新模型产生的分辨率有效。我想要理解的是,为什么模型会产生更好的预测,因为研究人员的研究结果强调了数据对EDE特征的敏感性。

3001953-4c0ee106b332d50f

我还想看看宇宙的可观测量中是否存在这些粒子的其他特征。例如,已经意识到下一代CMB实验(例如Simons Observatory和CMBS4)可以独立于超新星观测来测试该模型。这意味着人们可以毫不含糊地知道这种液体存在于自然界中,但它也表明这些模型可以影响星系团的统计特性,并且已经进行了大量的观察。将来,欧几里德卫星和LSST望远镜等太空仪器收集的新数据的使用将提高这组研究人员收集的数据的准确性和范围。研究人员认为,这些观察结果也可能包含EDE指纹,但需要额外的工作来准确预测这种指纹。

  • 友情链接:
  • 安徽新闻网 版权所有© www.witkeyblog.com 技术支持:安徽新闻网| 网站地图