قالب وردپرس درنا توس
Home https://server7.kproxy.com/servlet/redirect.srv/sruj/smyrwpoii/p2/ Science https://server7.kproxy.com/servlet/redirect.srv/sruj/smyrwpoii/p2/ Dark energy may not be constant, which will lead to a revolution in physics

Dark energy may not be constant, which will lead to a revolution in physics




The most remote X-ray in the universe, from quasar GB 1428, illustrates how bright these fantastic objects are, quasars to measure the expansion of the universe, we can understand the nature of the dark energy as never before X-rays: NASA / CXC / NRC / C.Cheung et al; Optical: NASA / STScI; NRAO / VLA

For the past generation, It is, of course, filled with stars, galaxies and numerous light-emitting phenomena wherever we look at the famous The rosettes that generate light are based on the particles of the standard model: the normal matter in our universe, all normal matter there ̵

1; protons, neutron electrons, neutrinos, etc. The remaining 95% is a dark mystery, but it can not be none of the particles we know, 27% of the universe is made of some kind of dark matter that does not interact with light or normal matter in some familiar way. And the remaining 68% is dark energy, which seems to be a form of energy inherent in space itself. A new set of observations challenges what we are currently thinking about dark energy . If it stays up, everything we know will change.

Without the dark energy the universe will not accelerate. But to explain distant supernovae, we see, among other characteristics, the dark energy (or something that mimics it) seems to be necessary. NASA & amp; ESA, the possible models of the expanding universe

The best technique we have to understand what the Universe is made of is not to come out and directly count everything that is there. If this was the only way we could do it, we would literally miss 95% of the universe, as this is not directly measurable. Instead, what we can do is use the whim of the general theory of relativity: the fact that all the different forms of matter and energy affect the fabric of the space-time itself, and how it changes with time. the speed of expansion is today, and how the rate of expansion has changed in our cosmic history, we can use these familiar ties to reconstruct what the universe should be. From the full set of available data, including information from supernovae, from the massive structure of the universe and from the cosmic microwave background radiation, we were able to construct the picture of consistency: 5% normal matter, 27% dark matter, and 68% dark energy.

Dark energy constraints from three independent sources: Supernova, Cosmic Microwave Background (CMB), and Barium Acoustic Oscillations (BAO) found in the structure of the Universe. Keep in mind that even without supernova, we will need dark energy. More current versions of this chart are available, but the results are largely unchanged. A supernova cosmology project, Amanullah, et al., Ap.J. (2010)

As far as we know, dark matter behaves just like normal matter from a gravitational point of view. The total mass of the dark matter is fixed, so when the universe expands and the volume increases, the density of the dark matter falls, just like with the normal matter.

Dark energy is considered different. Instead of being a particle type, it seems to behave as if it were a kind of energy inherent in the space itself. As the space expands, the dark energy density remains constant and does not diminish or increase. As a result, once the universe has expanded long enough, dark energy dominates the energy budget of the universe. Over time, it has become more and more dominant over the other components, leading to the accelerated expansion that we are seeing today.

While matter (normal and dark) and radiation become thicker, while the universe is expanding due to the increasing volume, dark energy is a form of energy inherent in space itself. When a new space is created in the expanding Universe, the density of dark energy remains constant. Traditionally, techniques to measure the expansion of the universe relied on one of the two observed metrics.

  1. Standard candles : where the internal behavior of a light source is known, and we can do it. measures the observed brightness, thereby extracting the distance. By measuring both distance and red displacement for a large number of sources, we can reconstruct how the universe expanded.
  2. Standard Governors : where an internal scale is known for object size or phenomenon, and we can measure the apparent angular size of that object or phenomenon. By converting from angular size to physical size and measuring red displacement, we can similarly reconstruct how the universe expanded.

The difficulty of one of these techniques – something that supports astronomers at night – is the fear that our assumptions of inward behavior can be wrong by mitigating our conclusions.

Two of the most successful methods for measuring large space distances are based either on their apparent light (L) or their apparent angular magnitude (R), they are directly observed. If we can understand the inherent physical properties of these objects, we can either use them as standard candles (L) or as standard governments (R) to determine how the universe has expanded and therefore what has been made of its cosmic history. So far our best standard candles have taken us very far in the history of the universe: to the light that radiated when the universe was about 4 billion years old. Considering that today we are nearly 14 billion years old, we have been able to measure extremely far, with type Ia supercars providing the most reliable and reliable distance indicator for drilling dark energy.

Recently, however, a team of scientists has begun to use X-ray radiation quasars that are much brighter and therefore visible even earlier: when the universe is only a billion years old. In an interesting new book scientists Guido Risalitti and Elizabeth Louso used quasars as a standard candle to go farther back than we ever had in measuring the nature of dark energy. What they found was still conditional, yet amazing.

A new study using data from Chandra, XMM-Newton and the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) shows that dark energy may have varied in space time. The illustration of this artist helps explain how astronomers track the effects of dark energy to about a billion years after the Big Bang, with the distance to nearly 1,600 quasars, rapidly growing black holes that shine brilliantly. Two of the most remote quasars studied are shown in Chandra's images in the gadgets. Illustration: NASA / CXC / M.Weiss; X-ray photograph: NASA / CXC / Univ. of Florence / G.Risaliti & amp; E.Lusso

Using data of around 1600 quasars and a new method of determining the distances to them, they have found strong agreement with the results of the supernova for quasars of the last 10 billion years: dark energy is real, about two-thirds of the energy in the universe and it seems to be a cosmological constant in nature.

But they also found quasi distant quasars that showed something unexpected: at the longest distance there is a deviation from this constant behavior. "Risaliti wrote a post on the blog here detailing the consequences of his work, including this gem:

Our latest Hubble chart gave us completely unexpected results: while the measurement of the expansion of the universe was consistent with supernovae in the general range of distance (from 4.3 billion years to today) of more distant squares If we explain this deviation by a dark energy component, we will find that its density has to be increased over time

The relationship between the distance module (y-axis, distance measure) and red shift (axis-x), along with quasi-data, in yellow and blue, with cyan supernova data, red dots are averages of the quasar yellow points collected together. While the supernova and quasar data are coordinated with each other when both are present (to a red shift of 1.5 or so), the quasar data goes much further, indicating a deviation from the interpretation of the constant (dense line) G. Risaliti and E. Lusso, arXiv: 1811.02590

It is extremely difficult to make a measurement, and the first thing you can think about is that the quasars we measured may be unreliable as a standard candle.

If this was your thought: Congratulations! This is something that happened once before when people tried to use gamma rays as a distance indicator to go beyond what supernova could teach us. As we learned more about these outbursts, we found that they were inherently unusual, as well as revealing our own bias in what types of explosions we can find. One or two of these two types of bias are likely to be played here, at least, and this is usually considered the most likely explanation for this result.

Although the discovery of why it will be an educational endeavor and challenge, this proof is unlikely to convince many that dark energy is not a constant, after all.

The expected destiny of the universe is one of the eternal, accelerating extensions corresponding to w, the quantity of the y-axis, equating 1 accurately. If w is more negative than -1, as some of the data are in favor, our destiny will be Big Rip. C. Hikage et al., ArXiv: 1809.09148

But what if this new study is right? What if dark energy is not constant? What if, as other observations have hinted in the past two decades, does this actually change with time?

The above graph shows results from several different datasets, but I want you to note the value of & nbsp; shown on the y-axis. What we call w is the dark energy equation where & nbsp; w = 19459041 = -1 is the value we get for dark energy as a cosmological constant: an unchanging form of energy inherent in the space itself. If w is different from -1, it can change everything.

The different ways in which dark energy can develop in the future. NASA / CXC / M.Weiss

Our standard destiny, where & nbsp; w = -1 will cause the Universe to expand forever, with structures that are not bound today, separated by the effects of dark energy. But if & nbsp; w changes over time or is uneven at -1, all of these changes change.

  • If & nbsp; w is less negative than -1 (for example, -0.9 or -0.75), dark energy will lose weight over time and will eventually become insignificant. If & nbsp; w grows with time and ever becomes positive, it can cause the universe to collapse into a Great Depression.
  • However, if this new result is true, & nbsp; w is more negative than -1 (for example, -1.2 or -1.5 or worse), then the dark energy will only increase with the time that will lead to expanding the fabric of space with ever- acceleration speed. Associated structures, such as galaxies, solar systems, planets, and even the atoms themselves, will be torn apart after sufficient time. The universe will end with a crash known as the Big Rift.

The Big Break scenario will happen if we find that dark energy increases in strength while it remains negative in the direction over time. Jeremy Theaford 19659002] The quest for understanding the ultimate fate of the universe is the one that has fascinated mankind since the dawn of time. With the emergence of the general theory of relativity and modern astrophysics, it has suddenly become possible to answer this question from a scientific point of view. Will the Universe expand forever? Recollapse? Oscillation? Or be torn by the very physics that underlies our reality? The key to unlocking our ultimate cosmic destiny depends on the understanding of what we are looking at and on the fact that our answers are not prejudiced by the assumptions we make about the objects we measure and observe. After all, dark energy may not be constant, and only if we look at the universe itself, we will know for sure. [19650036] The smallest X-ray jet in the universe, from quasar GB 1428, helps illustrate how bright these fantastic objects are. If we can understand how to use quasi-measurements to measure the expansion of the universe, we can understand the nature of dark energy, like never before. X-ray image: NASA / CXC / NRC / C. Cheung et al: Optical: NASA / STScI, Radio: NSF / NRAO / VLA

For the past generation we realized that our universe is a particularly dark place it is filled with stars, galaxies, and each of the known processes that generate light is based on the particles of the Standard Model: the normal matter in our universe. neutrons, neutrinos, and so on. – represent only 5% of what is there.

The remaining 95% are dark mysteries. but this can not be any of the particles we know. According to our best measurements, 27% of the universe is made of some kind of dark matter that does not interact with light or normal matter in some familiar way. And the remaining 68% is dark energy, which seems to be a form of energy inherent in space itself. A new set of observations causes what we are currently thinking about dark energy. If it stays up, everything we know will change.

Without dark energy the universe will not accelerate. But to explain distant supernovae, we see, among other characteristics, dark energy (or something that mimics it exactly) seems necessary. NASA and ESA, the Possible Models of the Expanding Universe

The best technique we have to understand what the universe is made of, do not go out and directly count everything that is there. If this was the only way we could do it, we would literally miss 95% of the universe, as this is not directly measurable. Instead, what we can do is use the whim of the general theory of relativity: the fact that all the different forms of matter and energy affect the fabric of the space-time itself, and how it changes with time. the speed of expansion is today, and how the rate of expansion has changed in our cosmic history, we can use these familiar ties to reconstruct what the universe should be. From the full set of available data, including information from supernovae, from the massive structure of the universe and from the cosmic microwave background radiation, we were able to construct the picture of consistency: 5% normal matter, 27% dark matter, and 68% dark energy.

Dark energy constraints from three independent sources: Supernova, Cosmic Microwave Background (CMB), and Barium Acoustic Oscillations (BAO) found in the structure of the Universe. Keep in mind that even without supernova, we will need dark energy. More current versions of this chart are available, but the results are largely unchanged. A supernova cosmology project, Amanullah, et al., Ap.J. (2010)

As far as we know, dark matter behaves just like normal matter from a gravitational point of view. The total mass of the dark matter is fixed, so when the universe expands and the volume increases, the density of the dark matter falls, just like with the normal matter.

Dark energy is considered different. Instead of being a particle type, it seems to behave as if it were a kind of energy inherent in the space itself. As the space expands, the dark energy density remains constant and does not diminish or increase. As a result, once the universe has expanded long enough, dark energy dominates the energy budget of the universe. Over time, it has become more and more dominant over the other components, leading to the accelerated expansion that we are seeing today.

While matter (normal and dark) and radiation become thicker, while the universe is expanding due to the increasing volume, dark energy is a form of energy inherent in space itself. When a new space is created in the expanding Universe, the density of dark energy remains constant. Traditionally, techniques to measure the expansion of the universe relied on one of the two observed metrics.

  1. Standard candles : where the internal behavior of a light source is known, and we can do it. измерва наблюдаваната яркост, като по този начин извлича разстоянието. Чрез измерване както на разстоянието, така и на червеното изместване за голям брой източници, можем да реконструираме как се е разширила Вселената.
  2. Стандартни правители : където е известна вътрешна скала за размер на обект или феномен и ние можем да измерим очевидното ъглов размер на този обект или явление. Чрез превръщане от ъглови размери до физически размер и измерване на червено изместване, можем по подобен начин да реконструираме как се е разширила Вселената.

Трудността на някоя от тези техники – нещо, което поддържа астрономите през нощта – е страхът, че нашите допускания

Два от най-успешните методи за измерване на големи космически разстояния се основават или на явната им яркост (L), или на техния привиден ъглов размер (R), като и двете са директно наблюдава. Ако можем да разберем присъщите физически свойства на тези обекти, можем да ги използваме или като стандартни свещи (L), или като стандартни правители (R), за да определим как се е разширила Вселената и следователно какво е направено от неговата космическа история. Досега най-добрите ни свещи са ни отвели много далеч в историята на Вселената: към светлината, излъчена, когато Вселената е била на около 4 милиарда години. Като се има предвид, че днес сме на близо 14 милиарда години, успяхме да измерим изключително далеч, като свръхновите от тип Ia осигуряват най-надеждния и надежден индикатор за разстояние за сондиране на тъмна енергия.

Напоследък обаче екип от учени е започнал да използва рентгенови излъчващи квазари, които са много по-светли и следователно видими още по-рано: когато Вселената е била на един милиард години. В една интересна нова книга учените Гуидо Рисалити и Елизабета Лусо използват квазарите като стандартна свещ, за да отидат по-далеч назад, отколкото някога сме имали при измерването на природата на тъмната енергия. Това, което откриха, все още е условно, но въпреки това поразително.

Ново проучване, използващо данните от Chandra, XMM-Newton и Sloan Digital Sky Survey (SDSS) показва, че тъмната енергия може да е варирала в космическо време. Илюстрацията на този художник помага да се обясни как астрономите проследяват ефектите на тъмната енергия до около един милиард години след Големия взрив, като определят разстоянията до близо 1600 квазари, бързо нарастващи черни дупки, които блестят изключително ярко. Две от най-отдалечените изучени квазари са показани в изображенията на Чандра в притурките. Илюстрация: НАСА / CXC / M.Weiss; X-ray photograph: NASA / CXC / Univ. Използвайки данни от около 1600 квазари и нов метод за определяне на разстоянията до тях, те откриха силно съгласие с резултатите от свръхновите за квазарите от последните 10 милиарда години: тъмно енергията е реална, около две трети от енергията във Вселената и изглежда като космологична константа в природата.

Но те също така откриха по-далечни квазари, които показваха нещо неочаквано: на най-големите разстояния има отклонение от това "постоянно" поведение. Тук Risaliti е написал пост в блога, в който подробно са описани последиците от неговата работа, включително този скъпоценен камък:

Нашата последна диаграма на Hubble ни даде напълно неочаквани резултати: докато измерването на разширяването на Вселената е било в съгласие със свръхновите в общата дистанция обхват (от 4,3 милиарда години до наши дни), включването на по-далечни квазари показва силно отклонение от очакванията на стандартния космологичен модел! Ако обясним това отклонение чрез компонент на тъмна енергия, ще открием, че неговата плътност трябва да се увеличава с времето.

Връзката между модула на разстоянието (у-ос, мярка за разстояние) и червеното изместване (ос-х), заедно с квазарни данни, в жълто и синьо, с данни за суперновите в циан. Червените точки са средни стойности на жълтите точки на квазара, събрани заедно. Докато данните за свръхновата и квазара се съгласуват един с друг, когато и двата са налице (до червено изместване от 1.5 или така), данните за квазара отиват много по-далеч, което показва отклонение от тълкуването на постоянната (плътна линия) G. Risaliti и Е. Lusso, arXiv: 1811.02590

Това е изключително трудно да се направи измерване, имайте предвид, и първото нещо, което може да си помислите е, че квазарите, които сме измервали, може да са ненадеждни като стандартна свещ.

Ако това беше вашата мисъл: поздравления! Това е нещо, което се е случвало веднъж преди, когато хората се опитаха да използват гама лъчи като индикатор за разстояние, за да отидат отвъд това, което супернова може да ни научи. Тъй като научихме повече за тези изблици, открихме, че те са вътрешно нестандартни, както и разкриването на нашите собствени пристрастия в това, какви видове взривове можем да открием. Един или и двата от тези два вида пристрастия са най-малкото възможни за игра и най-общо това ще се счита за най-вероятното обяснение за този резултат.

Въпреки че откриването на причините ще бъде образователно начинание и предизвикателство, Малко вероятно е доказателствата да убедят мнозина, че тъмната енергия не е константа, в края на краищата.

Очакваната съдба на Вселената е една от вечните, ускоряващи се разширения, съответстващи на w, количеството на у-оста, равняващо се на -1 точно. Ако w е по-негативно от -1, тъй като някои от данните са в полза, нашата съдба ще бъде Big Rip. C. Hikage et al., ArXiv: 1809.09148

Но какво, ако това ново изследване е правилно? Ами ако тъмната енергия не е постоянна? Какво ще стане, ако, както други намеци намекнаха през последните две десетилетия, това всъщност се променя с времето? Горната графика показва резултати от няколко различни набора от данни, но това, на което искам да обърнете внимание, е стойността на w показана на оста у. Това, което наричаме w е уравнението на състоянието на тъмната енергия, където w = 19 е стойността, която получаваме за тъмната енергия като космологична константа: непроменяща се форма на енергия присъщо на самото пространство. Ако w е различен от -1, това може да промени всичко.

Различните начини, по които тъмната енергия може да еволюира в бъдещето. НАСА / CXC / M.Weiss

Нашата стандартна съдба, където w = -1, ще накара Вселената да се разшири завинаги, със структури, които не са обвързани днес, разделени от ефектите на тъмната енергия. Но ако w или се променя с времето, или е неравномерно на -1, всички тези промени се променят. ), тъмната енергия ще отслабне с времето и в крайна сметка ще стане незначителна. Ако w расте с времето и някога стане положително, то може да накара Вселената да се разпадне в Голямата криза.

  • И все пак, ако този нов резултат е истина, и е по-негативно от -1 (например -1.2 или -1.5 или по-лошо), тогава тъмната енергия ще стане по-силна с времето, което ще доведе до разширяване на тъканта на пространството с все по-ускоряваща се скорост. Свързани структури, като галактики, слънчеви системи, планети и дори самите атоми, ще бъдат разкъсани след достатъчно време. Вселената ще завърши с катастрофа, известна като Големия разрив.
  • Сценарият за Големия Рип ще се случи, ако установим, че тъмната енергия нараства в сила, докато остава отрицателна в посока, с течение на времето. Стремежът за разбиране на крайната съдба на Вселената е този, който е очаровал човечеството от зората на времето. С появата на общата теория на относителността и модерната астрофизика изведнъж стана възможно да се отговори на този въпрос от научна гледна точка. Ще се разшири ли Вселената завинаги? Recollapse? Осцилира? Или да бъде разкъсана от самата физика, която стои в основата на нашата реалност?

    Отговорът може да се определи, като се погледнат предмети, намерени в самата Вселена. Ключът за отключване на нашата последна космическа съдба зависи от разбирането на това, което гледаме, и от това, че нашите отговори не са предубедени от предположенията, които правим за обектите, които измерваме и наблюдаваме. В края на краищата тъмната енергия може и да не е постоянна и само ако погледнем към самата Вселена, ще знаем със сигурност.


    Source link