Hubble djupt fältvy. Bildkredit: Hubble. Klicka för att förstora.
Kosmologer från Princeton University meddelade en ny metod för att förstå varför expansionen av universum påskyndas. Den föreslagna tekniken kommer att kunna avgöra om den kosmiska accelerationen beror på en ännu okänd form av Dark Energy i universum eller om det är en signatur av en uppdelning av Einsteins teori om allmän relativitet på mycket stora skalor i universum. Resultatet presenteras idag av den huvudsakliga utredaren, Dr. Mustapha Ishak-Boushaki, en forskningsassistent vid Princeton University i New Jersey, till det kanadensiska Astronomical Society-mötet i Montreal, QC.
”Den accelererande expansionen av universum utgör ett av de mest spännande och utmanande problemen inom astrofysik. Dessutom är det relaterat till problem inom många andra fysikområden. Vårt forskningsarbete är inriktat på att begränsa olika möjliga orsaker till denna acceleration. ” säger Dr. Ishak-Boushaki.
Under de senaste åtta åren har flera oberoende astronomiska observationer visat att universums expansion har gått in i en accelerationsfas. Upptäckten av denna acceleration kom som en överraskning för astrofysiker som förväntade sig att mäta en avmattning av expansionen orsakad av gravitationsattraktionen av vanlig materia i universum.
För att förklara den kosmiska accelerationen introducerade teoretiska kosmologer idén om en ny energikomponent som skulle utgöra två tredjedelar av universumets hela energitäthet och som är gravitativt avvisande snarare än attraktiv. Denna komponent har betecknats Dark Energy.
Är Dark Energy verklig? "Vi vet inte," kommenterar professor David Spergel från Princeton. ”Det kan vara en helt ny form av energi eller den observativa signaturen om misslyckandet av Einsteins teori om allmän relativitet. Hursomhelst kommer dess existens att ha djupgående inverkan på vår förståelse av rum och tid. Vårt mål är att kunna skilja de två fallen. ”
Det enklaste fallet med Dark Energy är den kosmologiska konstanten som Einstein införde för 80 år sedan för att förena hans teori om allmän relativitet med hans fördomar om att universum är statisk. Han var tvungen att dra tillbaka den kosmologiska konstanten några år senare när universums expansion utvanns. Upptäckten av den kosmiska accelerationen har återupplivat debatten om den kosmologiska konstanten i ett nytt sammanhang.
En annan grundläggande annan möjlighet är att den kosmiska accelerationen är en signatur av en ny tyngdteori som kommer in i mycket stora skalor i universum snarare än produkten av Dark Energy. Några av de nyligen föreslagna modifierade gravitationsmodellerna är inspirerade av Superstring-teori och extra dimensionell fysik.
Kan vi skilja mellan dessa två möjligheter? Det föreslagna förfarandet visar att svaret är ja. Den allmänna idén är följande. Om accelerationen beror på Dark Energy, bör universums expansionshistoria överensstämma med den hastighet med vilken kluster av galaxer växer. Avvikelser från denna konsistens skulle vara en signatur på fördelningen av den allmänna relativiteten på mycket stora skalor i universum. Den föreslagna proceduren implementerar denna idé genom att jämföra de begränsningar som erhållits på Dark Energy från olika kosmologiska prober och gör att man tydligt kan identifiera eventuella inkonsekvenser.
Som exempel beaktades ett universum som beskrivs av en 5-dimensionell modifierad gravitationsteori i denna studie och det visades att proceduren kan identifiera signaturen för denna teori. Det är viktigt att det visades att framtida astronomiska experiment kan skilja mellan modifierade gravitationsteorier och Dark Energy-modeller.
Forskningsarbetet om de presenterade resultaten leds av Dr. Mustapha Ishak-Boushaki i samarbete med professor David Spergel, båda från institutionen för astrofysiska vetenskaper vid Princeton University, och Amol Upadhye, en doktorand vid fysikavdelningen vid Princeton University.
Originalkälla: Princeton News Release
