avviket mellom hvor fort universet synes å være å utvide og hvor fort vi forventer at det å utvide er en av kosmologi er mest hardnakket vedvarende avvik.
Cosmologists basere sin forventning om utvidelse pris — en pris som er kjent som Hubble konstant på målinger av strålingen kort tid etter Big Bang. Denne strålingen avslører nøyaktig sammensetning av de tidlige universet., Cosmologists plug ingrediensene i sin modell av kosmisk evolusjon og kjøre modellen frem til å se hvor raskt plass bør være voksende i dag.
Men forslaget faller kort: Når cosmologists observere astronomiske objekter, for eksempel pulserende stjerner og eksploderende supernovas, de ser et univers som ekspanderer raskere, med større Hubble konstant.
Det stemmer, kjent som Hubble spenning, har vedvart selv som alle målingene har vokst mer presis. Noen astrophysicists fortsette å debattere om spenningen kan være noe mer enn en måling feil., Men hvis avviket er ekte, det betyr at det er noe som mangler fra cosmologists’ modell av universet.
Nylig, teoretikere har vært opptatt med å forestille seg nye kosmiske ingredienser som, når de legges til standard modellen, ville rev opp universet er forventet utvidelse pris, slik at det samsvarer med observasjoner.
«Oppdage avvik er fundamental måte som vitenskapen gjør fremskritt,» sa Avi Loeb, en cosmologist ved Harvard University og en av dusinvis av forskerne som har foreslått løsninger til Hubble spenning.,
Dette er noen av de beste ideene for hva som kan være påskynde kosmiske ekspansjonen.
Råtnende Mørk Materie
standard modell av kosmologi inneholder alle de kjente former for materie og stråling og deres interaksjoner. Det inkluderer også den usynlige stoffer kjent som mørk energi og mørk materie, som til sammen utgjør noen 96% av kosmos. Fordi så lite er kjent om disse mørke ingrediensene, de er kanskje opplagt sted å begynne å tukle med standard-modellen. «Det er hva du har til disposisjon for å endre utvidelse pris av universet,» sa Loeb.,
standard modellen forutsetter at mørk materie består av langsomme partikler som ikke samhandle med lys. Men hva hvis vi antar også at mørk materie er ikke laget av bare en enkelt substans? Siden mange forskjellige typer synlige partikler eksisterer — kvarker, elektroner og så videre — det kan være flere mørke partikler som godt.
I en artikkel publisert i fjor sommer i Fysisk Gjennomgang D, Loeb og to samarbeidspartnere anses som en form for mørk materie som henfaller til en lettere partikkel og en massless partikkel kjent som en mørk foton., Som mer og mer mørk materie forfalt over tid, de begrunnet, dens gravitasjonskraft ville ha redusert, og dermed utvidelsen av universet ville ha sped opp, lindrende Hubble spenning.
Men å gjøre små endringer som dette til standard kosmologisk modell kan ha uønskede knock-on effekt. «Det er veldig lett å komme opp med alle slags små modifikasjoner,» sa Marc Kamionkowski, en teoretisk fysiker ved Johns Hopkins-Universitetet — men det er vanskelig å gjøre det, sa han, uten å ødelegge den modellen som passer perfekt med et vell av andre astronomiske observasjoner.,
Ved å variere forfall pris og mengden av mørk materie som er tapt, i hvert forfall, Loeb og kolleger valgt en modell av råtnende mørk materie som de sier fortsatt enig med andre astronomiske observasjoner. «Hvis du legger til denne ingrediensen til standard modell av kosmologi, alt holder sammen,» sa Loeb.
Men han er fortsatt misfornøyd med den synkende mørk materie idé, delvis fordi den introduserer to nye usikker mengder inn i ligningene.,
«I dette tilfellet, legger du to gratis parametere for å løse ett avvik — og jeg er urolig om det,» sa han, sammenligne råtnende mørk materie til epicycles i Ptolemaios ‘ s Earth-centric modell av universet. «Jeg vil heller ha to avvik forklares ved en parameter.»
Inconstant Mørk Energi
siden den overraskende funn i 1998 at utvidelsen av universet er akselererende, cosmologists har inkludert en frastøtende mørke energien i sin modell av kosmisk evolusjon. Men naturen er fortsatt et mysterium., Den enkleste mulighet er at mørk energi «den kosmologiske konstanten» — energien på plass i seg selv, med en konstant tetthet overalt. Men hva hvis mengden av mørk energi i universet ikke er konstant?
En ekstra dose av mørk energi i det tidlige universet, kalt tidlig mørk energi, kunne forene de motstridende verdier av Hubble konstant. Den ytre press av denne tidlige mørk energi som ville ha sped opp universets ekspansjon. «Den vanskelige delen er at det ikke kan virkelig holde rundt; det har å gå unna raskt,» sa Lisa Randall, en partikkel fysiker og cosmologist ved Harvard.,