Невидимата "тъмна радиация" може да обясни големия проблем с тъмната енергия

Изненадващи скорошни измервания сочат, че Вселената не се разширява по начина, по който смятахме, и това може да се обясни с все още теоретичната тъмна радиация

Ваня Милева Последна промяна на 14 май 2024 в 00:00 1238 0

Разрез на най-голямата досега 3D карта на нашата Вселена

Кредит DESI Collaboration

Разрез на най-голямата досега 3D карта на нашата Вселена

Има намеци, че Вселената може да се държи неочаквано, и астрофизиците се стремят да обяснят защо. Техните идеи за обяснение на изненадващия резултат включват допускане на взаимодействие между тъмната материя и тъмната енергия и аргументи за съществуването на странно "тъмно лъчение", което по природа е подобно на обикновената светлина, но е невидимо.

През април изследователи, използващи спектроскопския инструмент за тъмна енергия (DESI - Dark Energy Spectroscopic Instrument) в Аризона, публикуваха най-голямата 3D карта на Вселената, създавана някога, и загатнаха, че може би сме грешали относно тъмната енергия - все още загадъчната сила, която причинява ускореното разширяване на Вселената. Данните съдържат предварителни индикации, че тъмната енергия може да се променя с времето, което означава, че темпът на разширяване на Вселената не се ускорява толкова плавно, колкото смятахме. Това противоречи на Стандартния модел на космологията.

Смята се, че тъмната енергия съставлява близо 70 % от космоса, така че ако поведението ѝ наистина се променя с течение на времето, това може да има огромни последици за разбирането ни за Вселената.

Откакто се оповестиха данните от DESI, изследователи от цял свят работят върху начини за обяснение на очевидните промени в скоростта на разширяване на Вселената. Тъмната енергия не се наблюдава пряко, така че има няколко възможности, които могат да се

Тъмната енергия не се наблюдава пряко, така че има различни варианти, които биха могли да се приложат.

"Има много начини за потенциално решаване на проблема - твърде много", заявява Мигел Сабогал Гарсия (Miguel Sabogal García) от Федералния университет на Рио Гранде до Сул в Бразилия. "Всеки от тях има своите предимства."

Едно от решенията, предложени от Сабогал Гарсия и колегите му, включва да се допусне взаимодействие на тъмната енергия с тъмната материя - загадъчната форма на материята, която не можем да видим и която е много по-разпространена от обикновената материя. Това взаимодействие е забранено от Стандартния модел, но ако енергията наистина може да преминава от тъмната материя към тъмната енергия на Вселената - по същество превръщайки първата във втората - симулациите на изследователите показват, че това би съвпаднало с измерванията на DESI. Все пак механизмът за този трансфер на енергия все още не е ясен.

Една от положителните страни на това решение е, че то би могло да помогне и за разрешаването на дългогодишния космически спор, наречен "напрежението на Хъбъл". Това напрежение произтича от липсата на съгласуваност в двата основни начина, по които измерваме скоростта на разширяване на Вселената. Измерванията, направени чрез анализ на близки галактики (известни като "локални" измервания), дават скорост на разширяване или константа на Хъбъл, която е малко по-висока от измерванията, направени чрез анализ на светлината, останала от Големия взрив, наречена космически микровълнов фон (CMB).

Въпреки това измерванията на CMB изискват използването на теоретичен модел на космоса, за да се екстраполират наблюденията напред във времето от Големия взрив. Предложението на Сабогал Гарсия и колегите му, че тъмната материя и тъмната енергия си взаимодействат, предполага, че може да се наложи да променим този теоретичен модел. Това би довело до по-близко съответствие на измерванията на константата на Хъбъл в CMB с локалните измервания, направени с помощта на близки галактики. Неотдавнашните наблюдения също така показаха, че местната стойност може да е малко по-висока, отколкото космолозите смятаха, така че това може да е стъпка към разрешаване на напрежението.

Взаимодействащата тъмна енергия обаче не е единственият начин за това. Итамар Алали (Itamar Allali) от Университета Браун в Роуд Айлънд и неговите колеги са измислили друг начин да обяснят странните данни от DESI, като същевременно по подобен начин облекчат напрежението в Хъбъл: тъмната радиация.

Обикновената радиация е съставена от частици без маса, наречени фотони, и тъмната радиация би била точно същата, с изключение на това, че тъмните фотони, от които е съставена, не биха били видими и не биха взаимодействали много с обикновената материя. "Данните не изключват тъмната радиация, както изглеждаше при предишни набори от данни - и дори виждаме леко предпочитание към нея", обяснява Алали. "Ако има повече радиация, разширяването е по-бързо в ранната Вселена." Това би могло да създаде промени, които изследователите от DESI обясняват с възможни промени в тъмната енергия.

Макар и все още само теоретично, тъмната радиация може да се окаже и по-просто решение, отколкото да се твърди за промени в поведението на тъмната енергия. "Ако тези модификации на тъмната енергия бъдат потвърдени, те биха могли да означават нарушаване на законите на физиката", казва Алесио Нотари (Alessio Notari) от Университета в Барселона, Испания, част от екипа на Алали.

"Това, което направихме, е много по-консервативно. Това е просто още една допълнителна съставка, която е подобна на нещата, които вече наблюдаваме - нищо изключително екзотично."

Засега и двата модела изглежда отговарят на данните от DESI, а почти сигурно ще има и много други, които също ще отговарят на тях. +

"Убедително е да се тества любимият екзотичен модел, а настоящите резултати позволяват да се появят множество модели, които биха могли да паснат добре на данните", заявява Алкистис Пуртсиду (Alkistis Pourtsidou) от Единбургския университет във Великобритания.

"Въпреки това, освен [сегашния стандартен модел на космологията], нито един друг модел на тъмната енергия не издържа от гледна точка на фундаменталната физика."

Стандартният модел съответства на повечето наблюдения на Вселената удивително добре, така че според някои изследователи може би все още не е време да започнем да го променяме.

"В крайна сметка ни трябват още повече данни от DESI и други космологични изследвания на хоризонта, за да се произнесем окончателно за стандартния космологичен модел", отбелязва Шахаб Джудаки (Shahab Joudaki) от Университета в Портсмут, Великобритания. За щастие, тези данни трябва да бъдат на разположение след няколко месеца или няколко години.

Справка: Dark Radiation with Baryon Acoustic Oscillations from DESI 2024 and the H0 tension; Itamar J. Allali, Alessio Notari, Fabrizio Rompineve; 
https://doi.org/10.48550/arXiv.2404.15220 

ИзточникInvisible 'dark radiation' may explain a big problem with dark energy,  New Scientist

Най-важното
Всички новини
За писането на коментар е необходима регистрация.
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

Няма коментари към тази новина !