چه سنگین است در جهان ؟ متضاد پاسخ اشاره در فیزیک جدید.

دو راه کاملا متفاوت از “وزن” کیهان در حال تولید متفاوت نتایج. اگر اندازه گیری های دقیق تر موفق به حل و فصل اختلاف فیزیکدانان ممکن است مجبور به تجدید نظر در مدل استاندارد کیهان شناسی ما بهترین توصیف از جهان است.

“اگر این واقعا یک نگاه اجمالی از مدل استاندارد شکستن خواهد بود که به طور بالقوه انقلابی می گوید:” ستاره شناس هندریک Hildebrandt از دانشگاه روهر بوخوم در آلمان است.

نگرانی های مشابه بیش از صحت مدل استاندارد مطرح شده در طول چند سال گذشته توسط دو مستقل محاسبات به اصطلاح هابل ثابت یا نرخ که در آن جهان در حال گسترش است امروز. این دو اندازه گیری نیز مخالف ایجاد شده است به نام هابل تنش است.

جدید اختلاف — به نام سیگما-هشت تنش — شامل اندازه گیری چگالی ماده در جهان و مدرک به آن clumped تا به عنوان مخالف به صورت یکنواخت توزیع شده است. نتیجه این است که محصور در یک پارامتر به نام سیگما-هشت. برای محاسبه سیگما-هشت Hildebrandt و همکاران خود را تبدیل به یک اثر ضعیف به نام عدسی گرانشی که در آن نور از کهکشان های دور خم همیشه کمی نسبت به ما تلسکوپ به دلیل کشش گرانشی از ماده نهفته است که بین کهکشان ها و زمین است.

در نتیجه اعوجاج آنقدر کوچک است که آن را به سختی تغییر شکل از یک فرد کهکشان. اما اگر شما به طور متوسط از اشکال از دهها هزار کهکشان در یک پچ از آسمان یک سیگنال ضعیف عدسی میآید. با این فرض که کهکشان باید به صورت تصادفی گرا با توجه به زمین خود را به طور متوسط شکل باید تقریبا دایره ای—بدون عدسی ضعیف است. اما به لطف خفیف تحریف از این اثر متوسط شکل به جای veers نسبت به بیضوی.

اخترشناسان با استفاده از این سیگنال برای برآورد مقدار و توزيع دخالت ماده (معمولی و تیره رقم) در امتداد خطوط از دید های مختلف کهکشان غنی از مناطق در سراسر تکه ای بزرگ از آسمان است. به عبارت دیگر آنها موفق به اندازه گیری ماده کیهانی تراکم.

اما انجام این کار دقیقا نیاز به یک قطعه از اطلاعات: فاصله برای هر فرد کهکشان در حال مطالعه. به طور معمول ستاره شناسان محاسبه فاصله به یک کهکشان دیگر با پیدا کردن آن spectroscopic انتقال به سرخ—مقدار که در آن کهکشان نور منتقل شده است به سمت طول موج بلندتر از سمت قرمز طیف. بیشتر انتقال به سرخ های دورتر شی.

اندازه گیری فردی spectroscopic redshifts اما بسیار ناکارآمد در هنگام برخورد با میلیون ها کهکشان ها. بنابراین Hildebrandt تیم تبدیل به چیزی به نام photometric انتقال به سرخ که شامل گرفتن تصاویر متعدد از همان پچ از آسمان در طول موجهای مختلف پوشا و نوری نزدیک به مادون قرمز محدوده. محققان با استفاده از این تصاویر به برآورد انتقال به سرخ فردی کهکشان ها در هر یک. “آنها نه به عنوان خوب به عنوان سنتی spectroscopic انتقال به سرخ,” Hildebrandt می گوید. “اما آنها بسیار کارآمد تر در نظر تلسکوپ زمان است.”

برای کل آن تجزیه و تحلیل این تیم با استفاده از تصاویر با وضوح بالا از صدها درجه مربع از آسمان (ماه کامل است که در حدود نیم درجه در سراسر) در نه طول موج باند—چهار نوری و پنج نزدیک به مادون قرمز. این مشاهدات از حدود 15 میلیون کهکشان ها بودند جمع آوری شده توسط رصدخانه جنوبی اروپا را کیلو درجه نظرسنجی (کودکان و نوجوانان) و ویستا کیلو درجه مادون قرمز کهکشان نظرسنجی (وایکینگ) با استفاده از دو تلسکوپ های کوچک در سازمان Paranal در رصدخانه شیلی.

وایکینگ داده های تقویت بچه ها مجموعه داده با ارائه چندین مشاهدات از همان منطقه از آسمان در نزدیک به مادون قرمز با طول موج. بیشتر فاصله یک کهکشان با سرعت بالاتر که در آن از زمين است از ما است. این باعث می شود بیشتر از یک کهکشان نور به قرمز به نزدیک به مادون قرمز طیف بنابراین صرفا با تکیه بر نوری مشاهدات کافی نیست. مادون قرمز اندازه گیری جذب مقدار بیشتری از نور از جمله کهکشان ها منجر به بهتر برآورد خود را photometric انتقال به سرخ.

به اطمینان حاصل شود که photometric redshifts هستند به عنوان دقیق که ممکن است این مشاهدات شد و کالیبره شده در برابر spectroscopic اندازه گیری انتقال به سرخ یک چند از همان کهکشان ساخته شده با گسترده تر هشت متری تلسکوپ بسیار بزرگ در Paranal و 10 متر تلسکوپ کک در جزایر Kea در هاوایی است.

اخترفیزیکدان و برنده جایزه نوبل آدم Riess از دانشگاه جانز هاپکینز دانشگاه تصویب و از تلاش های بچه های محققان. “آخرین نتایج با استفاده از داده های مادون قرمز که احتمالا یک کار بهتر از ردیابی جمعی از لنز و قابل اعتماد photometric redshifts,” او می گوید.

با استفاده از ترکیب داده های پوشش حدود 350 درجه مربع از آسمان ستاره شناسان تخمین زده سیگما-هشت.ارزش آنها در درگیری با سیگما-هشت رقم محاسبه شده با استفاده از سازمان فضایی اروپا ماهواره پلانک مشاهدات از ریزموج زمینه کیهانی (CMB)—قدیمیترین قابل رؤیت نور در جهان بود که منتشر شده حدود 380,000 پس از انفجار بزرگ. پلانک نقشه برداری تغییرات در دما و قطبش از CMB از نقطه به نقطه در آسمان است. کیهان شناسان می توانند از این نقشه به محاسبه سیگما-هشت ارزش برای جهان اولیه. با استفاده از مدل استاندارد کیهان شناسی (که می گوید که جهان هستی ساخته شده است در حدود 5 درصد از ماده معمولی 27 درصد ماده تاریک و 68 درصد انرژی تاریک) آنها پس از آن می تواند ملاک در سراسر بیش از 13 میلیارد سال تکامل کیهانی از برآورد اين به بعد ارزش برای سیگما-هشت.

در اینجا نهفته است این تنش است. Hildebrandt را ضعیف-عدسی مطالعه برآورد سیگما-هشت به حدود 0.74 حالی که پلانک داده ها را فراهم می کند یک ارزش مورد 0.81. “حدود 1 درصد شانس و یا به طوری که این [تنش] آماری نوسانات” Hildebrandt می گوید. آماری نوسانات تصادفی و نویز در داده ها است که می تواند تقلید واقعی سیگنال و می تواند ناپدید می شوند با اطلاعات بیشتر. “این چیزی است که به طور کامل از دست دادن خواب بیش از.”

هنوز رتبهدهی نشده است به هر حال. همچنین ممکن است یک خطای سیستماتیک کمین در محاسبات از یک یا هر دو از تیم های. پس از شناسایی هر گونه خطا و اختلاف می تواند از بین برود.

یا آن را ممکن است انجام این کار است که در مورد هابل تنش است. به عنوان فصل های اندازه گیری تبدیل شده اند دقیق تر آماری اهمیت هابل تنش افزایش یافته است تحمیل بی خوابی شبانه روز بیش از چند مضطرب نظریه پردازان.”چیزی بسیار مشابه ممکن است اتفاق می افتد با ما سیگما-هشت اختلاف” Hildebrandt می گوید. “ما نمی دانیم.”

Riess که منجر به یکی از تیم های برآورد هابل ثابت با استفاده از اندازه گیری ابرنواختر در نزدیکی جهان تشبیه سیگما-هشت تنش به یک “برادر کوچک یا خواهر هابل تنش است.” که اختلاف در حال حاضر در نظر گرفته شده از نظر آماری معنیدار با کمتر از یک در-3.5 میلیون فرصت بودن یک اتفاق است. سیگما-هشت تنش با آن یکی در 100 شانس بودن آماری انحراف است که در آن هابل تنش بود چند سال پیش. “پس [این است که] کمتر قابل توجه اما به ارزش نگه داشتن چشم در صورت امکان اتصال” Riess می گوید.

اگر سیگما-هشت تنش صعود به همان سطح آماری ارتباط به عنوان هابل تنش و فشار به ارزیابی مجدد مدل استاندارد کیهان شناسی می تواند تبدیل به بیش از حد عظیم را نادیده بگیرد. که در آن نقطه کیهان شناسان ممکن است مجبور به استناد فیزیک جدید به ارمغان بیاورد پلانک تخمین می زند در خط با لینک مستقیم اندازه گیری پارامترهای امروزی جهان است. “این خواهد بود که هیجان انگیز جایگزین” Hildebrandt می گوید.

بالقوه “فیزیک جدید” رفع به مدل استاندارد می تواند شامل تغییر مقدار و ماهیت انرژی تاریک یا ماده تاریک—یا هر دو—به عنوان به خوبی به عنوان ترفند به نحوه تعامل آنها با یکدیگر و با عادی ماده در میان دیگر تغییرات عجیب و غریب. “برخی از راه حل های نظری به سرهم بندی کردن با cosmological model برای تعمیر هابل تنش ثابت را در این [sigma-هشت تنش] بدتر است. برخی آن را بهتر از” Riess می گوید.

Hildebrandt موافق است که هیچ راه حل واضح در چشم. “اگر وجود دارد یک فوتی و فوری مدل, شاید مردم خواهد پرش در آن ارابه موسیقی,” او می گوید. “اما در حال حاضر من فکر نمی کنم وجود دارد. واقعا بر ما ناظران به بهبود اهمیت [sigma-هشت تنش] یا رد آن است.”

این مقاله برای اولین بار در ScientificAmerican.com. © ScientificAmerican.com. تمام حقوق این سایت متعلق به دنبال علمی آمریکا در توییتر @SciAm و @SciamBlogs. بازدید ScientificAmerican.com برای آخرین در علم بهداشت و اخبار فناوری.

tinyurlis.gdclck.ruulvis.netshrtco.de