Hubble dyp feltutsikt. Bildekreditt: Hubble. Klikk for å forstørre.
Kosmologer fra Princeton University kunngjorde en ny metode for å forstå hvorfor utvidelsen av universet setter fart. Den foreslåtte teknikken vil være i stand til å bestemme om den kosmiske akselerasjonen skyldes en ennå ukjent form for Dark Energy i universet, eller om det er en signatur av en sammenbrudd av Einsteins teori om generell relativitet på veldig store skalaer i universet. Resultatet blir presentert i dag av hovedetterforskeren, Dr. Mustapha Ishak-Boushaki, en forskningsassistent ved Princeton University i New Jersey, til Canadian Astronomical Society-møtet i Montreal, QC.
”Den akselererende utvidelsen av universet utgjør et av de mest spennende og utfordrende problemene innen astrofysikk. Dessuten er det relatert til problemer i mange andre fysikkfelt. Forskningsarbeidet vårt er fokusert på å begrense forskjellige mulige årsaker til denne akselerasjonen. ” sier Dr. Ishak-Boushaki.
I løpet av de siste 8 årene har flere uavhengige astronomiske observasjoner demonstrert at utvidelsen av universet har gått inn i en akselerasjonsfase. Oppdagelsen av denne akselerasjonen kom som en overraskelse for astrofysikere som ventet å måle en avtakelse av utvidelsen forårsaket av gravitasjonsattraksjonen til vanlig materie i universet.
For å forklare den kosmiske akselerasjonen, introduserte teoretiske kosmologer forestillingen om en ny energikomponent som vil utgjøre to tredjedeler av hele energitettheten i universet og som er gravitasjonsmessig frastøtende snarere enn attraktive. Denne komponenten har blitt kalt Dark Energy.
Er Dark Energy ekte? "Vi vet ikke," kommenterer professor David Spergel fra Princeton. ”Det kan være en helt ny form for energi eller den observasjonelle signaturen om svikt i Einsteins teori om generell relativitet. Uansett vil eksistensen ha stor innvirkning på vår forståelse av rom og tid. Målet vårt er å kunne skille de to sakene. ”
Det enkleste tilfellet med Dark Energy er den kosmologiske konstanten som Einstein introduserte for 80 år siden for å forene hans teori om generell relativitet med hans fordommer om at universet er statisk. Han måtte trekke den kosmologiske konstanten noen år senere da utvidelsen av universet ble oppdaget. Oppdagelsen av den kosmiske akselerasjonen har gjenopplivet debatten om den kosmologiske konstanten i en ny kontekst.
En annen grunnleggende ulik mulighet er at den kosmiske akselerasjonen er en signatur av en ny tyngdek teori som kommer inn på veldig store skalaer i universet i stedet for produktet fra Dark Energy. Noen av de nylig foreslåtte modifiserte gravitasjonsmodellene er inspirert av Superstring teori og ekstra dimensjonal fysikk.
Kunne vi skille mellom disse to mulighetene? Den foreslåtte prosedyren viser at svaret er ja. Den generelle ideen er som følger. Hvis akselerasjonen skyldes Mørk Energi, bør universets ekspansjonshistorie være i samsvar med hastigheten som klynger av galakser vokser til. Avvik fra denne konsistensen ville være en signatur på sammenbruddet av generell relativitet på veldig store skalaer i universet. Den foreslåtte prosedyren implementerer denne ideen ved å sammenligne begrensningene oppnådd på Dark Energy fra forskjellige kosmologiske sonder og lar en tydelig identifisere eventuelle uoverensstemmelser.
Som et eksempel ble et univers beskrevet av en 5-dimensjonal modifisert gravitasjonsteori vurdert i denne studien, og det ble vist at prosedyren kan identifisere signaturen til denne teorien. Det var viktig at det ble vist at fremtidige astronomiske eksperimenter kan skille mellom modifiserte gravitasjonsteorier og Dark Energy-modeller.
Forskningsarbeidet med resultatene som ble presentert ble ledet av Dr. Mustapha Ishak-Boushaki i samarbeid med professor David Spergel, begge fra Institutt for astrofysiske vitenskaper ved Princeton University, og Amol Upadhye, en doktorgradsstudent ved fysikkavdelingen ved Princeton University.
Originalkilde: Princeton News Release
