Hubble dyb feltudsigt. Billedkredit: Hubble. Klik for at forstørre.
Kosmologer fra Princeton University annoncerede en ny metode til at forstå, hvorfor udvidelsen af universet fremskynder. Den foreslåede teknik vil være i stand til at bestemme, om den kosmiske acceleration skyldes en endnu ukendt form for mørk energi i universet, eller om det er en underskrift af en opdeling af Einsteins teori om generel relativitet på meget store skalaer i universet. Resultatet præsenteres i dag af den vigtigste efterforsker, Dr. Mustapha Ishak-Boushaki, en forskningsassistent ved Princeton University i New Jersey, til det canadiske Astronomical Society-møde i Montreal, QC.
”Den accelererende udvidelse af universet udgør et af de mest spændende og udfordrende problemer inden for astrofysik. Derudover er det relateret til problemer inden for mange andre fysiske områder. Vores forskningsarbejde fokuserer på at begrænse forskellige mulige årsager til denne acceleration. ” siger Dr. Ishak-Boushaki.
I løbet af de sidste 8 år har adskillige uafhængige astronomiske observationer demonstreret, at udvidelsen af universet er gået ind i en accelerationsfase. Opdagelsen af denne acceleration kom som en overraskelse for astrofysikere, som forventede at måle en afmatning af ekspansionen forårsaget af gravitationsattraktionen af almindeligt stof i universet.
For at forklare den kosmiske acceleration introducerede teoretiske kosmologer forestillingen om en ny energikomponent, der skulle udgøre to tredjedele af hele energitætheden i universet, og som er tvingende afvisende snarere end attraktiv. Denne komponent er blevet kaldt Dark Energy.
Er mørk energi reel? ”Vi ved det ikke,” kommenterer professor David Spergel fra Princeton. ”Det kunne være en helt ny form for energi eller den observationsmæssige underskrift af fiaskoen i Einsteins teori om generel relativitet. Uanset hvad, dens eksistens vil have dyb indflydelse på vores forståelse af rum og tid. Vores mål er at være i stand til at skelne mellem de to sager. ”
Det enkleste tilfælde af Dark Energy er den kosmologiske konstant, som Einstein introducerede for 80 år siden for at forene hans teori om generel relativitet med hans fordommer om, at universet er statisk. Han måtte trække den kosmologiske konstant tilbage nogle år senere, da universets udvidelse blev opdaget. Opdagelsen af den kosmiske acceleration har genoplivet debatten om den kosmologiske konstant i en ny kontekst.
En anden grundlæggende anderledes mulighed er, at den kosmiske acceleration er en underskrift af en ny tyngdekraftteori, der kommer ind i meget store skalaer i universet snarere end produktet fra Dark Energy. Nogle af de for nylig foreslåede modificerede tyngdekraftmodeller er inspireret af Superstring-teori og ekstra dimensionel fysik.
Kunne vi skelne mellem disse to muligheder? Den foreslåede procedure viser, at svaret er ja. Den generelle idé er som følger. Hvis accelerationen skyldes Mørk Energi, skal universets ekspansionshistorie være i overensstemmelse med den hastighed, hvormed klynger af galakser vokser. Afvigelser fra denne konsistens ville være en underskrift af opdelingen af den generelle relativitet på meget store skalaer i universet. Den foreslåede procedure implementerer denne idé ved at sammenligne de begrænsninger, der er opnået på Dark Energy fra forskellige kosmologiske sonder og tillader en klart at identificere eventuelle uoverensstemmelser.
Som et eksempel blev et univers beskrevet af en 5-dimensionel modificeret tyngdekraftteori overvejet i denne undersøgelse, og det blev vist, at proceduren kan identificere underskriften på denne teori. Det er vigtigt at det blev vist, at fremtidige astronomiske eksperimenter kan skelne mellem modificerede tyngdekraftteorier og Dark Energy-modeller.
Forskningsarbejdet med de præsenterede resultater blev ledet af Dr. Mustapha Ishak-Boushaki i samarbejde med professor David Spergel, begge fra Institut for Astrofysiske Videnskaber ved Princeton University, og Amol Upadhye, en kandidatstuderende ved fysikafdelingen ved Princeton University.
Original kilde: Princeton News Release
