Úgy tűnik, hogy valami rejtélyes dolog gátolja az univerzum növekedését

Úgy tűnik, hogy valami ismeretlen elnyomja az univerzumot kozmikus hálóban összekötő hatalmas struktúrák növekedését, ami egy új tanulmány s...

A James Webb űrteleszkóp lenyűgöző bizonyítékokat talált a gravitáció alternatív elméletére

Az univerzum 27 milliárd éves és nem létezik sötét anyag, állítja egy új tanulmány

Elkészítették az univerzum legnagyobb 3D-s térképét, ami egy eddig ismeretlen fizikára utal

Úgy tűnik, hogy valami ismeretlen elnyomja az univerzumot kozmikus hálóban összekötő hatalmas struktúrák növekedését, ami egy új tanulmány szerint megkérdőjelezi a fizika jelenlegi megértését.

A tudósok új megfigyelési bizonyítékokat mutattak be arra vonatkozóan, hogy a nagyméretű struktúrák, amelyek hatalmas szálak és csomópontok gázból és sötét anyagból, lassabb ütemben növekednek, mint ahogy azt a kozmológia standard modellje előre jelezte. Ezeknek a struktúráknak a növekedése - vagyis az összetapadásuk sebessége - lelassulhatott az univerzum későbbi korszakaiban, ami segíthet megmagyarázni a szigma-8 feszültségként ismert nagy kozmikus rejtélyt.

A kozmikus háló olyan nagyszabású struktúrák hálózata, amelyek több száz millió fényévre nyúlnak, és csomópontoknak nevezett pontokban metszik egymást. Ezek a struktúrák elsősorban sötét anyagból állnak, egy azonosítatlan anyagból, amely az univerzum tömegének nagy részét teszi ki. A kozmikus háló befolyásolja az anyag eloszlását a világegyetemben; a gáz és a galaxisok a szálak mentén haladnak, és sűrű régiókba, például galaxishalmazokba halmozódnak fel a csomópontoknál.

A standard modell, más néven a lambda hideg sötét anyag modell (ΛCDM), előrejelzéseket kínál ezeknek a struktúráknak a hosszú távú fejlődéséről, amelyeket többnyire megfigyelések igazoltak. Néhány megfigyelés azonban ellentmondani látszik a modellnek, mint például a szigma-8 értéke, amely az anyag eloszlásának leírására szolgál az univerzumban.

Most Minh Nguyen, a Michigani Egyetem asztrofizikusa és kozmológusa által vezetett tudósok azt sugallják, hogy a modern univerzumban valami elnyomta a nagyszabású struktúrák növekedését, még akkor is, ha az univerzum általános tágulása idővel felgyorsult a sötét energia néven ismert titokzatos erő miatt. A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy néhány "kozmológiai feszültség értelmezhető a növekedés elnyomásának bizonyítékaként," és hogy a szigma-8 feszültség hatékonyan feloldható hipotézisükkel, a Physical Review Letters folyóiratban megjelent új tanulmány szerint. (1)

"Nem kifejezetten a késői elnyomás bizonyítékait kerestük," - mondta Nguyen. "Eredeti szándékunk az volt, hogy megnézzük, vajon a kozmikus háttértágulás története összhangban van-e a kozmikus struktúra növekedésének történetével."

"Az univerzum mindig is tágult, és az utóbbi időben a tágulás felgyorsult," - folytatta. "Ez a tágulás mindig is 'súrlódásként' működött a kozmikus struktúrák növekedésével szemben (míg a gravitációnak a növekedéssel ellentétes hatása van). Ezért - még a standard modellen belül is - arra számítunk, hogy a növekedés elnyomódik, ha a tágulás nyer, amint azt megfigyelési adataink is jelezték. Valójában bármely kozmológiai modell egyszerre jelezné előre a növekedési és terjeszkedési történelmet."

Más szóval, Nguyen csapata nem az első, amely megfigyelte a kozmikus növekedés elnyomását az univerzum későbbi korszakaiban, bár a kutatók új megközelítést alkalmaztak, amely korlátozta ennek a trendnek a kulcsfontosságú paramétereit.

"A kérdésünk egy kicsit konkrétabb volt: A jelenlegi adatok ugyanazokat a növekedési és bővülési előzményeket részesítik előnyben, mint a standard modell? És azt találtuk, hogy a válasz nem," – mondta Nguyen. "Az adatok által preferált növekedési történelem ezt a késői idejű elnyomást mutatja (a standard modell előrejelzéséhez képest) még akkor is, ha az adatok és az elmélet megegyeznének a terjeszkedés történetében."

A tudósok kifejlesztettek néhány technikát a nagy léptékű struktúrák növekedésének nyomon követésére az univerzum 13,8 milliárd éves élettartama során. Az univerzum legrégebbi fénye, az úgynevezett kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás (CMB) betekintést nyújt a kozmikus hálóba a távoli múltban. A tudósok a gravitációs lencsézésnek nevezett kozmikus hatást is használják, amelyben a fényt nagy tömegű tárgyak torzítják és fényesítik, miközben az űrben mozognak, hogy feltérképezzék az anyag eloszlását az újabb "sötét energia uralta" univerzumban, amely körülbelül négymilliárd évvel ezelőtt kezdődött.

Nguyen és kollégái létrehozták a nagyszabású struktúrafejlődés idővonalát, amely magában foglalja mindkét technikát, valamint a helyi galaxisok mozgását, hogy segítsen kitölteni az újabb növekedési mintákat. Az új tanulmány az első, amely kimutatta, hogy a különböző szondákból származó különböző adatkészletek - amelyek mindegyike különböző kozmikus korszakokat és térbeli skálákat tár fel - úgy tűnik, hogy "külön-külön és együttesen is előnyben részesítik a késői növekedési elnyomást," - mondta Nguyen.

"Látva, hogy a standard modellben a különböző adatkészletek feszültségben vannak, mégis konzisztensek egy olyan alternatíván belül, ahol a növekedést az utóbbi időben elnyomták, motiváltak voltunk arra, hogy megvizsgáljuk és megmutassuk, hogy sok más jelenlegi kozmológiai feszültség kapcsolódhat ehhez a növekedési anomáliához," - magyarázta. "Azt hiszem, mi vagyunk az elsők, akik ezt megteszik."

Ha a jövőbeni tanulmányok megerősítik az eredményeket, a tudósok potenciálisan megoldhatják a finom szigma-8 feszültséget. Ez a kozmológiai probléma abból adódik, hogy a CMB-vel, gravitációs lencsézéssel és más technikákkal végzett mérések a szigma-8 különböző értékeit adják vissza. Nguyen és kollégái szerint ez azért van, mert a nagyméretű struktúrák növekedése vagy "csomósodása" valójában meglehetősen eltérő az univerzum élettartama során a standard modell előrejelzéseihez képest. Ebből a célból a csapat új korlátai erre a késői stádiumú növekedési elnyomásra statisztikailag erősnek bizonyultak, elérve a "4-szigma" néven ismert magas megbízhatósági szintet.

"Ez határozottan meglepő és érdekes, tekintettel a 4-szigma jelentőségére, amit elértünk," - mondta Nguyen. "Jobban meglepődtünk a felfedezés statisztikai jelentőségén. Valójában sokáig mentünk oda-vissza, hogy megnézzük, nem hagytunk-e ki valamit. A tényleges elemzés és írás sokkal kevesebb időt vett igénybe, mint az összes tesztelés és ellenőrzés, számítógépes hiba vagy feltételezési hiba keresése, amely soha nem létezett."

A kutatók megjegyzik, hogy több kutatásra és megfigyelésre lesz szükség ahhoz, hogy eredményeikre építsenek, és kitalálják, hogy pontosan mit jelent a valóság megértése szempontjából.

"Azt hiszem, az első dolog, amit meg kell tennünk, hogy megválaszoljuk, hogy ez egy adatközpontú felfedezés vagy egy szisztematikus 'felfedezés'," - mondta Nguyen. "Tehát szeretnénk megvizsgálni ugyanazon kozmológiai szondák adatait, de különböző kísérletekből megvizsgálni a különböző kozmológiai szondák adatait, amelyek különböző időpontokban és léptékekben jellemzik a szerkezet növekedését, mivel a nap végén, bármi legyen is a valódi forgatókönyv/modell/elmélet, következetes előrejelzést kell készítenie a növekedésről (és a terjeszkedésről) mindenkor és minden skálán."

"Úgy hisszük, hogy az univerzum megpróbál mondani nekünk valamit," vonta le a következtetést. "Még nem tudjuk, mit jelent ez valójában, de továbbra is kutatni fogunk, és beszámolunk róla!" (2)

(1) - https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/
(2) - https://www.vice.com/en/article/4a3q5j/som