Kan en kameleon bygga en galax? Enligt nya datormodeller, ja.
Detta är inte ett surrealistiskt skämt utan snarare implikationen av de senaste simuleringarna som syftar till att förklara den inre funktionen av mörk energi, en mystisk kraft som driver isär allt i universum. Resultaten, som publicerades 8 juli i tidskriften Nature Astronomy, ger stöd till en modell av mörk energi känd som Chameleon Theory.
Inslag av mörk energi upptäcktes först i slutet av 1990-talet, då kosmologer mätte ljuset från avlägsna supernovor och insåg att stjärnorna var mörkare än väntat, vilket tyder på att tyget i rymdtiden inte bara expanderade utan accelererade i sin expansion. Fysiker föreslog att det skulle finnas en styrka som arbetade i motsats till allvar, drev saker bort från varandra snarare än att dra dem samman.
De flesta forskare prenumererar på idén att mörk energi är det som kallas den kosmologiska konstanten, en typ av energi som ligger upp i vakuumet i rymden själv, berättade Baojiu Li, en matematisk fysiker vid Durham University i Storbritannien, till Live Science. "Denna enkla modell fungerar mycket bra praktiskt, och den är ett enkelt tillägg till den kosmologiska modellen utan att behöva ändra tyngdlagen," sade han.
Problemet är att ledande fysikteorier förutspår att värdet på vakuumets energi borde vara 120 storleksordningar högre än vad kosmologer observerar från faktiska mätningar av mörk energi i universum, sa Li. Så fysiker har sökt alternativa förklaringar, inklusive Chameleon Theory.
Teorin föreslår en ny kraft, ovanpå de fyra som redan är kända, förmedlade av en partikel som kallas kameleonpartikeln, enligt en förklarare i tidningen Sky and Telescope. Kameleonkraften skulle fungera som mörk energi och driva isär galaxer i kosmos. Men att ha en oväntad femte kraft kommer med sitt eget dilemma - hur har våra instrument aldrig tidigare sett en sådan partikel?
Teorin antyder att kameleonpartiklar, liksom deras reptiliska namnar, kan smälta in i deras omgivningar för att undvika upptäckt. I stället för att ändra färg ändrar dessa partiklar massa. I miljöer med hög täthet, så som nära Jorden, har de en hög massa och är därför svåra att upptäcka. Det är därför vi inte ser effekterna av kameleonpartiklar på vårt solsystem utan snarare bara på extremt stora kosmologiska vågar, där materien totalt sett är gles enligt teorin.
För att testa Chameleon Theory har forskare kört kraftfulla datorsimuleringar, snurrat virtuellt mörkt material - ett ännu okänt ämne som överväger mycket synligt material i universum - med de fyra kända krafterna plus kameleonpartiklar för att skapa himmelstrukturer som vårt solsystem , enligt ett uttalande.
Men fram till nu har bearbetningskraftsbegränsningar inneburit att modellerna inte kunde inkludera vanligt synligt material, som protoner och elektroner. Li och hans kollegor använde superdatorer för att slutligen inkludera de vanliga partiklarna tillsammans med allt annat och producera galaxskala strukturer.
"Simuleringarna visar att realistiska galaxer, som vår egen Vinterväg, kan bildas trots det komplicerade beteendet tyngdkraft i," sade Li.
Teamet hoppas att ytterligare modellering kommer att avslöja sätt att skilja teorin från andra hypoteser om mörk energi, tillade han.
Så utmanar dessa idéer Einsteins teori om allmän relativitet, såsom har rapporterats i stort?
"Utmaning är ett starkt ord," berättade Jeremy Sakstein, en fysiker vid University of Pennsylvania i Philadelphia som inte var inblandad i arbetet, till Live Science.
För att testa allmän relativitet är det bra att ha konkurrerande teorier, tillade han, och denna nya forskning representerar ett steg mot att göra förutsägelser om vad dessa alternativ kan se på kosmologiska skalor.
