Volker Springel/Max-Planck-Institut für Astrophysik/SPL Seit Ende der 1990er Jahre sind sich Physiker ziemlich sicher, dass das Universum nicht nur größer wird, sondern sich auch immer schneller auszudehnen scheint.
Eine mysteriöse Kraft rief dunkle Energie Man geht derzeit davon aus, dass dieses beschleunigte Wachstum verantwortlich ist, aber eine neue Studie lässt vermuten, dass es sich bei dem, was wie eine Art Energie aussieht, um eine Illusion handeln könnte, die durch die sich verändernde Struktur des Universums verursacht wird.
Physiker der Loránd-Universität in Ungarn und des Instituts für Astronomie der Universität von Hawaii fragen sich nun, ob Näherungen in Einsteins Gleichungen eingeführt wurden. schwerwiegende Nebenwirkungen ', das die Illusion einer riesigen, unbekannten Kraft erweckte, die den Raum auseinanderdrückte.
Wenn es existiert, dunkle Energie würde etwa 68 Prozent der Energie im beobachtbaren Universum ausmachen, aber nur 10 -27 Kilogramm pro Quadratmeter, wäre es im Labor unglaublich schwer zu erkennen.
Neben der Frage der Beschleunigung hilft die Dunkle Energie auch bei der Erklärung von Dingen wie der Gesamtform des Universums und den Mustern der Materie, die wir durch den Weltraum kräuseln sehen.
Die Sache ist, dass es im Moment kaum mehr als eine leere Kiste ohne andere Eigenschaften ist, die die Natur seiner Existenz beschreiben könnten.
Daher wird derzeit davon ausgegangen, dass es ein wesentlicher Bestandteil des leeren Raums ist, der als bekannt ist kosmologische Konstante , dargestellt durch den griechischen Buchstaben Lambda (Λ).
Damals, Anfang des 20 Th Jahrhundert schlug Einstein die kosmologische Konstante als eine Art Fudge-Faktor vor, um zu erklären, warum sich die gesamte im Universum verstreute Masse unter der Anziehungskraft ihrer eigenen Schwerkraft nicht wieder zusammenzog.
Wann Edwin Hubble machte deutlich, dass das Universum nicht nur dem Zusammenbruch widerstand, sondern sich tatsächlich ausdehnte, wurde die kosmologische Konstante in den Müll geworfen.
Es ist jetzt bekannt, dass das Universum schien langsamer zu wachsen Die kosmologische Konstante war in ihrer Jugend schneller als heute, was die kosmologische Konstante wieder nützlich macht, um diesen Geschwindigkeitsanstieg zu erklären.
Zusammen mit einem weiteren hypothetischen „Black-Box“-Faktor – Dunkle Materie , das weitere 27 Prozent des bekannten Universums ausmachen würde – wir bekommen die Lambda-Kälte Dunkle Materie (ΛCDM)-Modell zur Erklärung der Entwicklung des Universums.
Während Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie Obwohl er dafür verantwortlich war, einen Großteil der Grundlagen für dieses Modell zu legen, ist die Mathematik nicht immer so einfach anzuwenden, was die Physiker dazu veranlasste, Teile davon anhand fundierter Annahmen zu analysieren.
In dieser neuesten Studie argumentieren die Forscher jedoch, dass diese Näherungen potenziell signifikante Einflüsse großräumiger Strukturen im Universum ignoriert haben.
'Einsteins Gleichungen von generelle Relativität „Die die Expansion des Universums beschreiben, sind mathematisch so komplex, dass seit hundert Jahren keine Lösungen gefunden wurden, die die Wirkung kosmischer Strukturen erklären“, sagte László Dobos von der Eötvös-Loránd-Universität.
Wenn es möglich wäre, für einen Moment aus dem Universum herauszutreten und auf es herabzublicken, gäbe es sogenannte Galaxienstränge Supercluster Auskleiden scheinbar relativ leerer Räume.
Das ΛCDM-Modell geht von einer gleichmäßigen Expansion aus, die zunehmend schneller wird, da der zunehmende Vorstoß dunkler Energie den Zug dunkler und normaler Materie überwindet, die gleichmäßig im Raum verteilt ist.
Doch laut den an dieser neuen Forschung beteiligten Physikern würden die großräumigen Strukturen – „Blasen“ aus scheinbar leerem Raum und den sie umgebenden Galaxien – Zonen schaffen, in denen die Expansion mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgt, fast wie Miniuniversen.
Durch die mathematische Modellierung der Wirkung der Schwerkraft auf Millionen von Teilchen, die dunkle Materie darstellen, gelang es dem Team, die Anhäufung von Materie im frühen Universum so nachzubilden, dass es wie die Strukturen großer Galaxien aussah.
Während sich das Universum in ihrem Modell immer noch ausdehnt, ergeben die einzelnen Unterschiede in der Art und Weise, wie diese Blasen sich ausdehnen, im Durchschnitt eine Gesamtbeschleunigung.
„Unsere Ergebnisse basieren auf einer mathematischen Vermutung, die eine unterschiedliche Ausdehnung des Raums im Einklang mit der Allgemeinen Relativitätstheorie ermöglicht, und sie zeigen, wie sich die Bildung komplexer Materiestrukturen auf die Ausdehnung auswirkt.“ sagte Schlagzeuger .
„Diese Probleme wurden bisher unter den Teppich gekehrt, aber ihre Berücksichtigung kann die Beschleunigung erklären, ohne dass dunkle Energie erforderlich ist.“
Das Modell macht seine eigenen notwendigen Annahmen, aber wenn es einer genaueren Prüfung standhält, könnte es erklären, warum sich die Expansion des Universums zu beschleunigen scheint, und das alles ohne die Notwendigkeit eines Unterdrucks.
Obwohl die Idee an sich neu ist, hat die Suche nach Wegen, den Bedarf an einer mysteriösen Energieart zu umgehen, in den letzten Jahren zu einer Reihe kreativer Lösungen geführt.
Anfang des Jahres eine Studie veröffentlicht in Wissenschaft vermuteten, dass dunkle Energie als eine Art Defizit erklärt werden könnte, als ob das Universum irgendwann in seiner Entwicklung „Energie verlieren“ würde.
Es verstößt zwar gegen eine der großen Regeln der Physik (Energie kann nicht verloren gehen oder erzeugt werden), würde aber auch die Frage klären, woraus 68 Prozent des Universums bestehen.
Es besteht kein Zweifel, dass dunkle Energie eine schwierige Nuss ist, daher muss man möglicherweise über den Tellerrand hinausschauen – wenn nicht über das gesamte Universum –, um eine Lösung zu finden.
Diese Forschung wurde veröffentlicht in Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society .