_ Teste tehnice pentru ușurare tensiunea (cosmologică)

Datorită creșterii amețitoare a observațiilor cosmice și instrumentelor de măsurare și a unor noi progrese (în primul rând „descoperirea” a ceea ce numim materie întunecată și energie întunecată), toate pe fundalul relativității generale , începutul anilor 2000 a fost o perioadă în care nimic nu părea capabil să provoace progresul cunoștințelor noastre despre cosmos, originile sale și evoluția sa viitoare.

Chiar dacă eram conștienți că mai sunt multe de descoperit, acordul aparent între observațiile, calculele și cadrul teoretic nostru a indicat că cunoștințele noastre despre univers urmau să crească semnificativ și fără întrerupere.

Cu toate acestea, datorită observațiilor și calculelor din ce în ce mai sofisticate, apariția unui aparent mic. „glitch” în înțelegerea noastră a universului s-a dovedit capabil să blocheze angrenaje aparent perfect uleiate. La început, s-a crezut că ar putea fi rezolvată cu calcule și măsurători și mai precise, dar nu a fost cazul.

„Tensiunea cosmologică” (sau Tensiunea Hubble), este o discrepanță între cele două moduri. în care calculăm așa-numitul parametru Hubble, H0, care descrie expansiunea universului.

Parametrul Hubble poate fi calculat urmând două căi:

Aceste două surse furnizate nu sunt exact egale , dar valori foarte apropiate și consistente ale lui H0, iar la momentul respectiv părea că cele două metode dădeau o concordanță bună. Bingo.

A fost în jurul anului 2013 când ne-am dat seama că „numerele nu se adunau”. „Discrepanța care a apărut ar putea părea mică, dar având în vedere că barele de eroare de pe ambele părți devin mult mai mici, această separare între cele două măsurători devine mare”, explică Khalife.

Cele două valori inițiale ale lui H0 , de fapt, nu erau prea precise și, deoarece „barele de eroare” erau suficient de mari pentru a se suprapune, exista speranța că viitoarele măsurători mai fine vor coincide în sfârșit. „Apoi a apărut experimentul Planck, oferind bare de eroare foarte mici în comparație cu experimentele anterioare”, dar menținând în continuare discrepanța, spulberând speranțe pentru o rezoluție ușoară.

Planck a fost un satelit lansat în spațiu în 2007 pentru a aduna o imagine a CMB-ului la fel de detaliată ca niciodată. Rezultatele sale publicate câțiva ani mai târziu au confirmat că discrepanța era reală și ceea ce era o îngrijorare moderată s-a transformat într-o criză semnificativă. Pe scurt: cele mai recente și apropiate secțiuni ale universului pe care le observăm spun o poveste diferită, sau mai degrabă par să se supună unei fizice diferite, decât cele mai vechi și mai îndepărtate, o posibilitate foarte puțin probabilă.

Dacă este nu este o problemă de măsurători, atunci ar putea fi un defect în teorie, credeau mulți. Modelul teoretic acceptat în prezent se numește ΛCDM. ΛCDM se bazează în mare măsură pe Relativitatea Generală — cea mai extraordinară, elegantă și confirmată în mod repetat de observații teorie despre univers formulată de Albert Einstein cu mai bine de un secol în urmă — și ia în considerare materia întunecată (interpretată ca rece și cu mișcare lentă) și energia întunecată. ca o constantă cosmologică.

De-a lungul ultimilor ani, au fost propuse diverse modele alternative sau extensii ale modelului ΛCDM, dar până acum niciunul nu s-a dovedit convingător (sau uneori chiar trivial testabil) în reducerea semnificativă a „ tensiune."

"Este important să testăm aceste diverse modele, să vedem ce funcționează și ce poate fi exclus, astfel încât să putem îngusta calea sau să găsim noi direcții spre care să ne întoarcem", explică Khalife. În noua lor lucrare, el și colegii săi, pe baza cercetărilor anterioare, au aliniat 11 dintre aceste modele, aducând o oarecare ordine junglei teoretice care a fost creată.

Modelele au fost testate cu metode analitice și statistice pe diferite seturi de date, atât din universul apropiat, cât și din cel îndepărtat, inclusiv cele mai recente rezultate din colaborarea SH0ES (Supernova H0 for the Equation of State) și SPT. -3G (noua cameră îmbunătățită a Telescopului de la Polul Sud, care colectează CMB). Lucrarea a fost publicată în Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Trei dintre modelele selectate care s-au arătat în lucrările anterioare ca fiind soluții viabile au fost în cele din urmă excluse de noile date pe care această cercetare le consideră. Pe de altă parte, celelalte trei modele încă par capabile să reducă tensiunea, dar acest lucru nu rezolvă problema.

„Am descoperit că acestea ar putea reduce tensiunea într-un mod semnificativ statistic, dar numai deoarece au bare de eroare foarte mari, iar predicțiile pe care le fac sunt prea incerte pentru standardele cercetării cosmologice”, spune Khalife.

„Există o diferență între rezolvare și reducere: aceste modele reduc tensiunea de la din punct de vedere statistic, dar nu îl rezolvă”, ceea ce înseamnă că niciunul dintre ei nu prezice o valoare mare a H0 numai din datele CMB. În general, niciunul dintre modelele testate nu s-a dovedit superior celorlalte studiate în această lucrare în reducerea tensiunii.

„Din testul nostru știm acum care sunt modelele pe care nu ar trebui să ne uităm pentru a rezolva tensiunea. ”, conchide Khalife, „și știm, de asemenea, modelele la care ne-am putea uita în viitor.”

Această lucrare ar putea constitui o bază pentru modelele care vor fi dezvoltate în viitor și prin constrângerea cu date din ce în ce mai precise, ne-am putea apropia de dezvoltarea unui nou model pentru universul nostru.

(Fluierul)