Die Welt expandiert schneller als erwartet

Universum,mehr als die Theorie vorhersagt. dehnt sich schneller aus Und Physiker suchen nach neuen Ideen, die diese Diskrepanz erklären könnten. Astronomen wissen seit Jahrzehnten, dass sich das Universum ausdehnt. Wenn sie mit Teleskopen entfernte Galaxien beobachten, stellen sie fest, dass sich diese Galaxien von der Erde entfernen.

Laut Astronomen wird die Wellenlänge des von einer Galaxie emittierten Lichts tatsächlich umso länger, je schneller sich die Galaxie von uns entfernt. Je weiter eine Galaxie entfernt ist, desto mehr Licht verschiebt sie in Richtung längerer Wellenlängen auf der roten Seite des Spektrums. dazu schon „Rotverschiebung“Man nennt es und das zeigt, dass die Objekte umso weiter entfernt sind, je röter sie sind.

Da die Lichtgeschwindigkeit endlich ist, ist sie schnell, aber nicht unendlich schnell. Wenn wir also etwas in der Ferne sehen, betrachten wir, wie das Ding in der Vergangenheit aussah. In entfernten Galaxien mit hoher Rotverschiebung sehen wir die Galaxie also so, wie sie war, als der Kosmos jünger war. Natürlich entspricht „hohe Rotverschiebung“ den frühen Zeiten des Universums und „geringe Rotverschiebung“ den späten Zeiten des Kosmos.

Als Astronomen diese Räume jedoch untersuchten, stellten sie fest, dass sich das Universum nicht nur ausdehnte, sondern Auch das Expansionstempo nahm zu Sie lernten. Und diese Expansionsrate ist die führende Noch schneller, als die Theorie vorhersagt.Und das überrascht die wissenschaftliche Welt und treibt sie zu neuen Erklärungen.

Dunkle Kraft und die kosmologische Konstante

Wissenschaftler nennen die Quelle dieser Beschleunigung die dunkle Kraft. Wir sind uns nicht ganz sicher, was die Dunkle Energie antreibt oder wie sie funktioniert, aber man geht davon aus, dass ihr Verhalten durch eine kosmologische Konstante erklärt werden kann, eine Eigenschaft der Raumzeit, die zur Expansion des Universums beiträgt.

Albert EinsteinErstens fand er dies konstant und Allgemeine Relativitätstheorie Er markierte es mit einem Lambda. Da sich das Universum mit der kosmologischen Konstante ausdehnt, muss die Leistungsdichte der kosmologischen Konstante gleich bleiben.

Stellen Sie sich eine Kiste voller Partikel vor. Wenn das Volumen der Box zunimmt, nimmt die Dichte der Partikel ab, da sie sich ausbreiten und den gesamten Raum in der Box bedecken. Stellen Sie sich nun die genaue Box vor, aber die Dichte der Partikel bleibt mit zunehmender Lautstärke gleich … Das klingt nicht intuitiv, oder? Natürlich ist es seltsam, dass die Leistungsdichte der kosmologischen Konstante nicht abnimmt, wenn sich das Universum ausdehnt, aber diese Eigenschaft hilft, die Beschleunigung des Universums zu erklären.

Standardmodell der Kosmologie

Derzeit ist die führende Theorie oder das Standardmodell der Kosmologie „ Lambda CDMEs heißt „. Lambda ist die kosmologische Konstante, die dunkle Energie definiert, und CDM beschreibt kalte dunkle Materie. Dieses Modell erklärt sowohl die Beschleunigung des Universums in seinen späten Perioden als auch die Expansionsrate in seinen frühen Perioden.

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Konkret handelt es sich bei Lambda CDM um das Nachglühen der Mikrowellenstrahlung, die etwa 300.000 Jahre nach dem Urknall übrig geblieben ist, als sich das Universum in einem „heißen, schweren Zustand“ befand. kosmischer Mikrowellenhintergrund Er erläutert auch seine Beobachtungen. Messung des kosmischen Mikrowellenhintergrunds Planck-SatellitDie damit gemachten Beobachtungen veranlassten Wissenschaftler zur Entwicklung des Lambda-CDM-Modells.

Durch die Anpassung des Lambda-CDM-Modells an den kosmischen Mikrowellenhintergrund können Physiker den Wert des Universums berechnen, der eigentlich keine Konstante, sondern ein Maß ist, das die aktuelle Expansionsrate des Universums beschreibt. Hubble-KonstanteEs ermöglichte ihnen, ihren Wert einzufordern.

Allerdings ist das Lambda-CDM-Modell nicht perfekt. Die von Wissenschaftlern durch Messung der Entfernungen zu Galaxien berechnete Expansionsrate und die im Lambda CDM unter Verwendung von Beobachtungen des kosmischen Mikrowellenhintergrunds angekündigte Expansionsrate stimmen nicht überein. Astrophysiker sind sich in diesem Streit uneinig. Hubble-Spannungnennt seinen Namen.

Hubble-Spannung

Wissenschaftler suchen seit Jahren nach Möglichkeiten, diese Hubble-Spannung zu erklären. Diese Spannung Lambda-CDM-Modell fehlt und könnte ein Hinweis darauf sein, dass Physiker ihre Modelle ändern müssen oder dass es für Forscher an der Zeit ist, neue Ideen über die Funktionsweise des Universums zu entwickeln. Um die Hubble-Spannung zu erklären, verwendeten wir das Lambda-CDM-Modell, indem wir die Expansionsrate bei niedriger Rotverschiebung, spät im Universum, variierten. kann geändert werden Es läutet. Es heißt, dass eine Änderung des Modells Physikern dabei helfen könnte, darüber zu spekulieren, welche Arten von physikalischen Ereignissen die Hubble-Spannung verursachen könnten.

Insofern neue Forschung,Physiker glauben, dass die Hubble-Spannung nur in der späten Welt existiert kann nicht durch eine Änderung der Expansionsrate erklärt werden enthüllt. Um zu untersuchen, welche Arten von Analysen die Hubble-Spannung erklären könnten, wurden statistische Tools entwickelt, um die Machbarkeit einer ganzen Klasse von Modellen zu testen, die die Expansionsrate in der späten Welt variieren. Wissenschaftler verwendeten diese hochflexiblen statistischen Tools, um verschiedene Modelle abzugleichen oder zu simulieren, die möglicherweise zu Beobachtungen der Expansionsrate des Universums passen und eine Analyse der Hubble-Spannung liefern könnten.

Unter den getesteten Modellen gibt es auch sich entwickelnde Dark-Power-Modelle, bei denen sich die Dark Power zu verschiedenen Zeiten auf der Welt unterschiedlich verhält. Außerdem wurden interaktive Dunkle-Energie-Dunkle-Element-Modelle getestet, bei denen die dunkle Kraft mit dem dunklen Element interagiert, sowie modifizierte Schwerkraftmodelle, bei denen sich die Schwerkraft zu verschiedenen Zeiten im Kosmos unterschiedlich verhält.

Allerdings sind diese Keiner von ihnen konnte die Hubble-Spannung vollständig erklären.Diese Ergebnisse legen nahe, dass Physiker den frühen Kosmos untersuchen müssen, um die Ursache der Spannung zu verstehen.