من يحتاج للطاقة المظلمة؟

الصورة عبر بريان كوبرلين /كون واحد في كل مرة.

كوننا يتوسع. لقد عرفنا هذالما يقرب من قرن، وتستمر الملاحظات الحديثة في دعم ذلك. ليس كوننا يتوسع فحسب ، بل إنه يفعل ذلك بسرعةمعدل متزايد باستمرار. لكن يبقى السؤال ما الذي يدفع هذا التوسع الكوني. الجواب الأكثر شيوعًا هو ما نسميه الطاقة المظلمة. لكن هل نحتاج إلى الطاقة المظلمة لتفسير الكون المتوسع؟ ربما لا.

تأتي فكرة الطاقة المظلمة من خاصية النسبية العامة المعروفة باسم الثابت الكوني. الفكرة الأساسية للنسبية العامة هي أن وجود المادة https://briankoberlein.com/2013/09/09/the-attraction-of-curves/. نتيجة لذلك ، ينحرف الضوء والمادة عن المسارات المستقيمة البسيطة بطريقة تشبه قوة الجاذبية. أبسط نموذج رياضي في النسبية يصف فقط هذه العلاقة بين المادة والانحناء ، ولكن اتضح أن المعادلات تسمح أيضًا بمعامل إضافي ، وهو الثابت الكوني ، الذي يمكن أن يعطي الفضاء معدلًا إجماليًا للتوسع. يصف الثابت الكوني تمامًا الخصائص المرصودة للطاقة المظلمة ، وينشأ بشكل طبيعي في النسبية العامة ، لذا فهو نموذج معقول يمكن اعتماده.

في النسبية الكلاسيكية ، فإن وجود الثابت الكوني يعني ببساطة أن التوسع الكوني هو مجرد خاصية للزمكان. لكن كوننا تحكمه أيضًا نظرية الكم ، ولا يلعب العالم الكمومي بشكل جيد مع الثابت الكوني. أحد الحلول لهذه المشكلة هو ذلك الكمطاقة الفراغقد يكون الدافع وراء التوسع الكوني ، ولكن في نظرية الكم من المحتمل أن تجعل تقلبات الفراغ الثابت الكوني أكبر بكثير مما نلاحظه ، لذا فهي ليست إجابة مرضية تمامًا.

على الرغم من الغرابة غير القابلة للتفسير للطاقة المظلمة ، إلا أنها تطابق الملاحظات جيدًا لدرجة أنها أصبحت جزءًا مننموذج التوافقلعلم الكونيات ، المعروف أيضًا باسم نموذج Lambda-CDM. هنا الحرف اليوناني Lambda هو رمز للطاقة المظلمة ، و CDM تعني Cold Dark Matter.

في هذا النموذج ، توجد طريقة بسيطة لوصف الشكل العام للكون ، والمعروف باسممقياس فريدمان - ليميتر - روبرتسون - ووكر (FLRW). المصيد الوحيد هو أن هذا يفترض أن المادة موزعة بالتساوي في جميع أنحاء الكون. في الكون الحقيقي ، تتجمع المادة معًا في مجموعات من المجرات ، لذا فإن مقياس FLRW هو مجرد تقريب للشكل الحقيقي للكون. نظرًا لأن الطاقة المظلمة تشكل حوالي 70٪ من كتلة / طاقة الكون ، يُعتقد عمومًا أن مقياس FLRW هو تقريب جيد. ولكن ماذا لو لم تكن كذلك؟

ورقة جديدةيجادل ذلك فقط. نظرًا لأن المادة تتجمع معًا ، فسيكون الفضاء منحنيًا بدرجة أكبر في تلك المناطق. في الفراغات الكبيرة بين مجموعات المجرات ، سيكون هناك انحناء أقل في الفضاء. بالنسبة للمناطق العنقودية ، يبدو أن الفراغات تتوسع بشكل مشابه لظهور الطاقة المظلمة. باستخدام هذه الفكرة ، أجرى الفريق عمليات محاكاة حاسوبية للكون باستخدام هذا التأثير العنقودي بدلاً من الطاقة المظلمة. وجدوا أن الهيكل العام تطور بشكل مشابه لنماذج الطاقة المظلمة.



يبدو أن هذا يدعم فكرة أن الطاقة المظلمة قد تكون من تأثير المجرات العنقودية.

إنها فكرة مثيرة للاهتمام ، ولكن هناك أسباب للشك. في حين أن مثل هذا التجمع يمكن أن يكون له بعض التأثير على التوسع الكوني ، إلا أنه لن يكون بنفس القوة التي نلاحظها. بينما يبدو أن هذا النموذج الخاص يشرح المقياس الذي يحدث عنده تجمع المجرات ، فإنه لا يفسر التأثيرات الأخرى ، مثل ملاحظات المستعرات الأعظمية البعيدة التي تدعم بقوة الطاقة المظلمة. أنا شخصياً لا أجد هذا النموذج الجديد مقنعًا للغاية ، لكني أعتقد أن أفكارًا كهذه تستحق الاستكشاف بالتأكيد. إذا كان من الممكن تحسين النموذج ، فقد يكون من المفيد إلقاء نظرة أخرى.

الورقة: Gabor Rácz، et al. علم الكون المتوافق بدون طاقة مظلمة. الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية: رسائل DOI:10.1093 / منراسل / slx026(2017)