“早期”暗能量可以解释宇宙的神秘的扩张吗?

“暗能量是宇宙中一个假设的能源今天,最好根据我们对宇宙的认识包括宇宙中大约70%的总能量,”解释道格伦斯达克曼杰出的大学教授和主席在凯斯西储大学物理系。

“它的存在的主要证据是宇宙的加速膨胀,似乎是过去几十亿年,“斯达克曼说。“开车这样的扩张需要的能源,不会成为更多稀释(或稀释很少)随着宇宙的膨胀。这就排除了大部分的能源——例如,普通物质,或暗物质,都变得不那么密集的宇宙变大。最简单的模型的暗能量是不变的能量密度与空间有关。因此,如果空间扩大,暗能量的密度将保持不变。”

但是,有很多事情原因不明的关于暗能量,包括为什么它不存在。甚至暗能量的包含在标准模型不能解决差距的两个测量宇宙膨胀。

但两个新的,yet-to-be-published研究,基于2013年至2016年收集的数据的塔卡马望远镜(ACT),可以帮助指出问题的可能的解决方案。研究人员认为他们已经找到一种“早期”的痕迹暗能量存在于大爆炸后第一个300000年。最近的文章在自然界中,大卫。Castelvecchi首先宣传两篇论文,一个的团队和行动其他由一个独立的组织,包括在内维维安保林法国蒙彼利埃大学的天体物理学家,和他的同事们Tristian l·史密斯和Alexa Bartlett的斯沃斯莫尔学院。

的想法早期的暗能量最初提出了几年前波林,约翰霍普金斯大学的博士后研究员,史密斯和他的同事,作为一个解决问题的方法。

“早期暗能量是提议另一种形式的暗能量,即。没有明显相关,暗能量导致今天的加速膨胀,”斯达克曼解释道。埃德”早就在宇宙中扮演了重要的角色前,当宇宙小10000倍,温度比目前。”It's a concept, he says, that "has been devised to solve certain mysterious disagreements about the history of the expansion rate of the universe."

性质的文章解释说,早期的暗能量没有强大到足以导致宇宙加速膨胀的数十亿年之后。相反,它会间接影响,通过造成基本粒子的混合,或等离子体,形成了宇宙大爆炸后不久,冷却速度更快。这反过来会影响应该如何测量宇宙微波背景,尤其是年龄和速度18新利最新登入的测量宇宙膨胀的基于声波可以走多远前等离子体冷却成气体,导致更快的扩张接近天文学家计算基于天体。

早期的暗能量是一个复杂的理论解,但“这是唯一的模型我们可以开始工作,”约翰霍普金斯大学的理论物理学家马克Kamionkowski的作者之一,2018年早期的暗能量,解释自然。

这两项研究可能有助于提高早期的暗能量,但是研究人员说,他还没有完全相信和警告说,还需要更多的工作来一个明确的结论。

“我一直怀疑早期暗能量模型由于他们面临的问题匹配的高精度测量星系和宇宙中物质的大规模分布(大规模的结构,或LSS),”哥伦比亚大学物理系助理教授j·科林·希尔团队的行动研究的合著者,在一封电子邮件中指出。(希尔的概念是反映在的质疑这篇论文他在2020年合著,后面的纸,他还提到了另一篇论文由其他研究人员提出了类似的并发症。)

“外卖从上面的三篇论文与早期的暗能量模型符合招商银行数据和里斯,et al ., H0数据对LSS产量预测,这些调查的数据不匹配,”希尔在电子邮件中写道。“因此,我们的结论是,不同的理论模型可能是必要的,或者至少一些早期的暗能量的场景。”

在新的研究中,希尔和行动的同事刚刚发布,他们没有考虑LSS数据分析,而几乎只关注招商银行数据。“我们的目标是看看普朗克和行动给招商银行数据一致的结果早在暗能量的背景。我们发现他们给不同的结果,这是一个主要的难题,我们现在努力工作,试图理解。从我的角度来看,早期暗能量场景的LSS问题仍没有解决。”

“此外,普朗克自己的数据(这仍是最精确的数据集在宇宙学)不偏爱早期暗能量,”希尔解释说。18新利最新登入“因此,尽管暗示我们在早期的行为数据看到暗能量,我仍然保持谨慎,这个模型是否真的可以是最终的故事。我们需要更多的数据来找出答案。”

如果它存在,早期暗能量会被类似于力量,被认为是推动宇宙目前的扩张速度。但它仍然需要一个重要的反思的理论模型。

”的主要区别是早期暗能量必须扮演一个角色只有宇宙历史上一段时间,然后必须‘消失’,”希尔说。”为实现这一目标,我们构建的粒子物理学模型一个新的领域(从技术上讲,一个axion-like字段)行为短暂加速宇宙的膨胀在重组之前,然后迅速消失,变得无关紧要。”

“相比之下,目前的主要图片标准暗能量是它只是一个宇宙学常数,可能源自真空能量,”希尔仍在继续。“这种形式的能量不随时间改变。这是有可能的,然而,标准的暗能量18新利最新登入可能是由于一些新的基本字段,我们还没有理解。在这种情况下,它很可能的事,因此会承担一些相似的早期暗能量模型上面所讨论的。”

“再一次,我们需要更多的数据来调查这些问题更准确地说,未来十年,希望找出答案,”希尔说。“幸运的是,许多强大的实验是上网很快。”He mentions facilities such the西蒙斯天文台将研究招商银行,以及鲁宾天文台和欧几里得和罗马太空望远镜,这将对LSS收集新信息。18luck手机登录“这应该非常兴奋看到我们所发现的,”他说。

这是一个YouTube视频,希尔讨论了早期的暗能量:

斯达克曼说重要的是要小心这样的“特殊”的主张,除非是明确和令人信服的证据。他指出,有证据表明反对埃德。“目前的研究结果显示增加两个实验数据集之间的18新利最新登入紧张关系的观察宇宙微波背景——从欧洲太空总署的普朗克卫星飞在过去十年的早期,和从当前塔卡马望远镜。前者的想法似乎不支持早期的暗能量,而后者现在。这样的实验之间的紧张关系是常见的和令人烦恼的交易。人们很容易说,更多的数据从法案将解决这个问题,而只是压倒性的普朗克完成数据和行为数据不会解释为什么普朗克数据不支持埃德。紧张局势似乎需要修订的理解其中的一个实验,以提供一个清晰的情况下的一种方式或另一个。”

温迪·弗里德曼天文学和天体物理学教授的芝加哥大学从事测量宇宙膨胀,认为重要的是要追求各种替代模型。

“我们目前有一个宇宙学的标准模型,所谓的λ冷暗物质(LCDM)模型,”弗里德曼,作者文章2021年9月17日发表,哈勃常数在《天体物理学杂志》上,在电子邮件中解释说。”这种模式大约1/3的整体物质+能量密度是由于物质(其中大部分是暗物质)和2/3是由暗能量的一个组成部分。”

“18新利最新登入然而,在当前时间,我们不知道要么暗物质和暗能量的本质,”弗里德曼仍在继续。“然而LCDM提供了一个极好的适合非常广泛不同的实验和观察。鉴于我们的知识状态,进一步测试标准模型显然是重要的。当前哈勃常数的值之间的明显差异推断从招商银行测量和一些当地的测量可能是新物理信号。这就是为什么我说重要的是调查λCDM之外的其他模型。”

但弗里德曼补充说一个重要的警告:“或者,可能会有一些到目前负责的系统误差明显差异。也因此重要减少目前的哈勃常数测量的不确定性。”