Tumeteemide klastrid võivad paljastada tumeda energia olemust

Anonim

Teadlased loodavad mõista ühte kosmeetikale kõige püsivamat müsteeriumit, simuleerides selle mõju galaktikate klastritele.

See müsteerium on pimedas energia - nähtus, mille teadlased hüpoteesivad, põhjustab universumi üha kiiremini kasvama. Keegi ei tea midagi pimedas energiast, välja arvatud see, et see võib kuidagi puhuda peaaegu kõike teineteisest.

Vahepeal on pimedas energias võrdselt varjuline nõbu - pimeaine. Ilmnes, et see nähtamatu aine on galaktikate ümber koondunud ja takistanud neid teineteisest pöörlema, andes neile täiendava gravitatsioonilise tõmbe.

Selline klastri efekt on konkurentsis tume energia kiirendava laienemisega. Kuid selle konkurentsi täpse olemuse uurimine võib tuua valgust pimedale energiale.

"Praeguste andmetega on juba mitu pimedas energiamudelit välja jäetud, " ütles dr Kanada vanim kosmoloog, kes töötab Halo modelleerimise projektis Briti Columbia ülikoolis Kanadas Vancouveris. "Loodetavasti suudame tulevikus rohkem otsustada."

Gravitatsiooniline läätsed

Praegu on ainus võimalus näha tumeainet, kui otsida selle gravitatsioonilise tõmbe mõjusid teistele elementidele ja valgusele. Tema intensiivne gravitatsiooniline väli võib põhjustada valguse moonutamist ja painutamist suurtel vahemaadel - nn gravitatsiooniline läätsed.

Koostades kosmose kaugete osade tumedat materjali, saavad teadlased välja selgitada, kui palju tumeainet on kloserdunud, ja põhimõtteliselt, kuidas seda tüpi energiat mõjutab klastrite kasutamine.

Kuid gravitatsioonilise läätse ja pimeda aine kogunemise seos ei ole lihtne. Teleskoopide andmete tõlgendamiseks peavad teadlased viitama üksikasjalikele kosmoloogilistele mudelitele - keerukate süsteemide matemaatilised esitused.

Dr Mead töötab välja klastrite mudeli, mida ta loodab, et tal on piisavalt täpsust, et eristada erinevaid pimedas energia hüpoteese.

"Analoogia, mis mulle meeldib, on turbulentsena. Turbulentses vedeliku vooluses saate rääkida voolustest ja raputustest, mis on toredad sõnad, kuid reaalsus selle kohta, kuidas vedelik torus jookseb rahulikult voolavast voolab turbulentselt, on äärmiselt keeruline "

Viies jõud

Üks eksootilisemaid teooriaid on see, et pimedas energia on seni leitud viienda jõu tulemus, lisaks looduse neljale teadaolevale jõule-gravitatsioonile, elektromagnetismile ja tugevatele ja nõrkadele tuumaenergiajõududele aatomites.

Kuid tavalisemat hüpoteesi pimedas energias nimetatakse siiski kosmoloogiliseks konstandiks, mille Albert Einstein esitas osana tema üldisest relatiivsusteooriast. Tihti arvatakse, et see kirjeldab virtuaalsetest osakestest, mis pidevalt ilmuvad kogu universumis esile ja kogu maailmas eksisteerivad.

Üks võimalus kosmoloogilise konstantse hüpoteesi välistamiseks on loomulikult tõestada, et pimedas energia ei ole üldse konstantne. See on Prantsusmaal Pariisi vaatluskeskuse Dr. Pier Stefano Corasaniti eesmärk, kes - projektiga nimega EDECS - läheneb teistsuguse suunaga pimedaosse.

Selle asemel, et proovida gravitatsioonilise läätsede andmetega klastrite modelleerimist, algab ta spetsiaalselt dünaamilise - st mitte pideva - hüpoteesiga pimedas energias ja püüab ennustada, kuidas tume aine koguneb, kui see nii oleks.

Piiranguid lükates

Põhimõtteliselt on lõpmatu kujuga, kuidas pimedas energia võib ruumis ja ajal varieeruda, kuigi olemasolevaid tähelepanekuid on paljud teooriad juba välja jäetud. Dr Corasaniti keskendub oma simulatsioonidele dünaamilise tumemenergia liikide puhul, mis suruvad nende vaatluspiiride servadesse, sillutades teed katsetusteks tulevaste eksperimentidega.

Simulatsioonid, mis jälgivad paljude N-keha tumeaine osakeste arengut, nõuavad superarvutite töötamist pikka aega, töödeldes andmeid mitme petabaitini (tuhande miljone baiti).

"Oleme käinud suurimate kosmoloogiliste N-keha simulatsioonide vahel, mida kunagi mõni sai, " ütles dr Corasaniti.

Dr. Corasaniti simulatsioonid ennustavad, et see, kuidas pimedas energia areneb aja jooksul, peaks mõjutama tumeaine lokaliseerimist. See omakorda muudab efektiivsust, millega galaktikad kujunevad viisil, mis ei oleks pideva pimedas energia korral.

Prognoosid, mida tema mudelid teevad, võiksid testida tulevaste teleskoopidega, nagu näiteks Tšiili Suure Synoptic Survey Telescope ja Austraalia ja Lõuna-Aafrika Square Kilometer Array, samuti satelliitidega, nagu Euclid (Euroopa Liidu Koostöö Lihhtning Detection) ja WFIRST (laia infrapuna-uuringu teleskoop).

"Kui pimedas energia osutub dünaamiliseks nähtuseks, siis on see sügav mõju mitte ainult kosmoloogiale, vaid ka meie arusaamisele fundamentaalfüüsikast, " ütles dr Corasaniti.

menu
menu