האם דגם הקוסמוס שלנו יכול לעבוד ללא אנרגיה אפלה? מחקר חדש אומר שזה יכול
אנרגיה אפלה הייתה מרכיב מסתורי של המשוואה הקוסמולוגית מאז שהוצעה לפני שלושה עשורים, אבל מחקר חדש אומר שאנחנו יכולים לגרום למתמטיקה של התפשטות היקום לעבוד מבלי להסתמך עליה בכלל.
למודל הקוסמולוגי הסטנדרטי יש בעיה. אנחנו יודעים שהיקום מתפשט, אבל במקום להאט בסופו של דבר בגלל כוח הכבידה, נראה שההתפשטות הזו מואצת. זה מרמז על ה'אנרגיה האפלה' התיאורטית כדלק לתאוצה זו.
במאמר חדש שפורסם בשבוע שעבר ב הליכים של החברה המלכותית אעם זאת, צוות חוקרים מדגים כיצד בעיית ההתרחבות המואצת עשויה להיות יותר עניין של מודלים קוסמולוגיים נוכחיים המבוססים על חוסר יציבות שאינן מתורגמות היטב למציאות הניתנת לצפייה.
"פתרונות לא יציבים בפיזיקה ובמדע נחשבים לא פיזיקליים", אמר בלייק טמפל, מחבר שותף למחקר ומתמטיקאי באוניברסיטת קליפורניה, דייויס (UC דייויס). הַצהָרָה. "לעולם לא תצפה בהם בטבע."
טמפל וצוות UC Davis במקום זאת חוקרים מודל חלופי של התרחבות שלפי הדיווחים הוא פשוט יותר ו"מבוסס לחלוטין במסגרת התיאוריה המקורית של איינשטיין" של תורת היחסות הכללית.
קצת ידע קוסמי
כאשר אלברט איינשטיין הציג לראשונה את הקבוע הקוסמולוגי למבדה (Λ), הוא עשה זאת מתוך הנחה שהיקום היה סטטי, רעיון שזרק מאוחר יותר כאשר אדווין האבל הראה שהוא בעצם מתרחב. ואז בשנת 1998, א נמצאה תגלית זוכת נובל שקצב ההתפשטות של היקום מואץ.
בערך בתקופה זו החיו קוסמולוגים את הלמבדה כמדד לאפיין את ההתפשטות המואצת של היקום. לפיכך, המודל הקוסמולוגי הסטנדרטי נודע בשם דגם חומר אפל קר למבדה. הכוח המניע את ההתרחבות המואצת הזו כונה אנרגיה אפלה והוא קשורים לעתים קרובות עם הקבוע הקוסמולוגי.
המתמטיקה היא לא מתמטיקה
מרכיב מרכזי במודל הסטנדרטי הוא פרידמן ספייס-זמנים, אשר "מתארים יקום תלת-ממדי אחיד של גלקסיות" המתרחבות בקצב "שנקבע על ידי משוואות השדה של איינשטיין", על פי המאמר. אבל עבור הצוות, המתמטיקה "לא הסתדרה".
"הרעיון הראשון שלנו היה שאולי היקום מתרחב בגלל שהיה גל הלם, והתאוצה החריגה הייתה הגל המתרחב מאחורי גל ההלם הזה", אמר טמפל.
באופן ספציפי, הצוות חקר האם זמני החלל של פרידמן שנוצרו על ידי חוסר היציבות של המפץ הגדול יכולים כשלעצמם "להסביר את התאוצה החריגה של הגלקסיות", ציינו המחברים במחקר. הם הפיקו גרסה דומה לעצמה של משוואת השדה של איינשטיין כדי להעריך את היציבות של זמני החלל של פרידמן במהלך "תקופת הקרינה של המפץ הגדול", הסביר טמפל.
יציב או לא
על פי המסגרת של הצוות, זמני החלל של פרידמן היו לא יציבים הן בקנה מידה קטן והן באורך גדול במפץ הגדול. המשמעות היא שעוד לפני שאנרגיה אפלה מתקרבת למשוואות, "קבוצת התאוצות האפשריות הנגרמות על ידי חוסר היציבות עשירה מספיק כדי לחקות את ההשפעות של אנרגיה אפלה בכל המסדרים, אפילו בקנה אחד עם תאוצה משתנה", ציין העיתון.
כלומר, יש דרך לעשות את החשבון כדי לגזור תאוצה ישירות מהמסגרות הראשוניות שנקבעו על ידי איינשטיין ולאונרד אוילר. מוקדם מדי לדעת אם קוסמולוגים יבחרו לאמץ את החלופה הזו, אבל בכל זאת מדובר ברעיון מסקרן.