Novembre 30, 2022

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Perché i recenti calcoli degli scienziati sulla materia oscura e sull’energia oscura sono un grosso problema

Nel 1998, scienziati Ho trovato un’incredibile verità cosmica. Si rendono conto non solo che l’universo si sta espandendo, ma sembra anche esserlo. accelerando Con il passare degli anni, è accelerato da una forza che non possiamo nemmeno vedere.

Questo misterioso effetto divenne presto noto come energia oscura ed è uno dei più grandi misteri della fisica.

Un aspetto altrettanto, se non di più, confuso del nostro universo chiamato materia oscura completerà un concetto generale di scienziati. Apparve per la prima volta nel 1933 Per descrivere tutto ciò che costituisce le sottili barriere a forma di alone che semplicemente impediscono il collasso delle galassie. (Un’altra forza che non possiamo comprendere con l’occhio umano.)

Ma anche se non siamo in grado di comprendere la natura sfuggente di Materia oscura ed energia oscura Con la vista, siamo in grado di misurarlo con la matematica. E mercoledì in Una serie di articoli sull’Astrophysical Journalgli astrofisici sono stati in grado di mettere Il più preciso finora Sulla formazione e l’evoluzione del nostro universo, incluso l’universo oscuro.

Utilizzando un potente meccanismo analitico chiamato Pantheon+, il team ha scoperto che l’universo è composto da circa due terzi di energia oscura e un terzo di materia, la maggior parte sotto forma di materia oscura. Più specificamente, sospettano che il 66,2% dell’universo appaia come energia oscura, mentre il restante 33,8% appartenga sia alla materia oscura che a quella visibile.

Forse ancora più eccitante del risultato di Pantheon+ è il modo in cui funziona. In breve, il team ha utilizzato una serie di potenti lampade cosmiche per guardare indietro e documentare i contenuti dell’universo com’era più di 10 miliardi di anni fa.

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Con “lampeggia” intendo una supernova di tipo 1a.

Queste esplosioni stellari sono così luminose da eclissare intere galassie e quindi sono viste da distanze di miliardi di anni luce dalla Terra. Sono proprio come torce elettriche, ma invece di illuminare un lungo corridoio, illuminano il tunnel infinito dello spazio e del tempo. In effetti, è importante scoprire l’universo oscuro, aiutando a rivelare la presenza della materia oscura nel 1933 e dell’energia oscura nel 1998.

Pantheon+ ha portato le cose al livello successivo. Gli scienziati dietro l’analisi si sono concentrati su oltre 1.500 supernove che, una volta raggruppate, illuminano collettivamente circa tre quarti dell’universo conosciuto. Già fermato.

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Una linea temporale dell’universo.

Nasa

“Con questo set di dati combinato Pantheon+, otteniamo una visione accurata del cosmo dal momento in cui la materia oscura dominava l’universo sotto il controllo dell’energia oscura”, ha affermato Dillon Brout, astronomo dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, in un dichiarazione.

“Questo set di dati è un’opportunità unica per vedere l’energia oscura in azione e guidare l’evoluzione dell’universo ai massimi livelli attuali”, ha affermato Prout.

Questo potrebbe risolvere alcuni dibattiti scientifici

Lungo la strada, Legacy of the Pantheon+ si prepara a trascendere l’universo oscuro.

Come bonus aggiuntivo, lo strumento analitico ha anche confermato che l’universo si sta effettivamente espandendo a un ritmo accelerato, E il Ha fornito prove molto promettenti a sostegno di una pietra angolare del pensiero scientifico: Modello standard di fisica delle particelle.

Questo quadro illustra praticamente come ogni particella conosciuta si comporta in modo indipendente, così come tra loro, e funge anche da base per molte teorie principali su cosa sia veramente l’universo oscuro.

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Immagine delle particelle nel modello standard.

Fermilab

“Siamo in grado di porre i vincoli più precisi alla dinamica e alla storia dell’universo fino ad oggi”, ha affermato Prott. “Abbiamo esaminato i dati e ora possiamo dire con più sicurezza che mai come l’universo si è evoluto nel corso dei secoli e che le attuali migliori teorie sull’energia oscura e sulla materia oscura sono potenti”.

In altre parole, Pantheon+ potrebbe dirci che dovremmo porre fine ad alcune teorie alternative sulla materia oscura e sull’energia oscura Non collegata al modulo standard. Queste teorie possono, beh, essere errate.

Inoltre, dobbiamo anche parlare del mio punteggio personale preferito per i set di dati Pantheon+. Infine, potrebbe aiutare a mettere a tacere un lungo e acceso dibattito tra i fisici.

Potremmo finalmente essere sulla strada per decifrare ciò che è noto come Costante di Hubble. Un po’.

Fondamentalmente, sappiamo che l’universo si sta espandendo in modo esponenziale. Possiamo letteralmente vederlo accadere in tempo reale. Ma gli scienziati non possono essere d’accordo sulla velocità esatta con cui si sta verificando questa espansione. La chiave della soluzione è la costante di Hubble, ma diversi metodi di calcolo di questa costante sembrano dare risposte diverse.

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Gli archi e le striature nell’ammasso di galassie Abell 370 rivelano “lenti gravitazionali”, la distorsione della luce proveniente da galassie distanti di fondo da parte del campo gravitazionale dell’ammasso. L’effetto lente aiuta gli astronomi a misurare la distribuzione della materia oscura negli ammassi di galassie.

La NASA, l’Agenzia spaziale europea e il team Hubble SM4 ERO

Anche se, dopo aver riunito il campione Pantheon+ con i dati di un’altra collaborazione scientifica, un comunicato stampa di Harvard afferma che ora potremmo avere la misurazione locale più rigorosa dell’attuale tasso di espansione dell’universo. (La parola chiave qui è “locale”. Verrà dopo.)

In sintesi, la collaborazione ha rilevato la costante di Hubble di 73,4 chilometri (45,6 miglia) al secondo per megaparsec (chilometri/sec/milioni di metri cubi) con una precisione sorprendente. 1,3% di dubbio.

Il comunicato spiega: “In altre parole, per ogni megaparsec, o 3,26 milioni di anni luce, l’analisi stima che nell’universo vicino, lo spazio stesso si stia espandendo a più di 160.000 miglia orarie”. Questo numero, per contesto, è esattamente a metà del 2001 Pietre miliari di misurazione 72 km/sec/milioni di pezzi I rapporti successivi sono 74 km/s/mcm.

Tuttavia, è ben lontana dall’altra misura principale che indica una costante di 69,8 km/s/milioni di segmenti.

Ebbene sì, c’è ancora una contraddizione. E ancora, la costante Pantheon + dipende dalle misurazioni “locali”.

In quanto tale, il team del Pantheon+ afferma che “le osservazioni di un’era completamente diversa nella storia dell’universo predicono una storia diversa”. E così, in un certo senso, potrebbe essere l’esistenza della nuova costante anisotropa di Hubble Non La tensione di Hubble è risolta, ma invece di intensificare un dibattito già teso? Come ho detto, è complicato.

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Simulazione di filamenti di materia oscura nell’universo.

Zrija Lukic / Lawrence Berkeley National Laboratory

“Pensavamo che sarebbe stato possibile trovare prove per una nuova soluzione a questi problemi nel nostro set di dati, ma invece abbiamo scoperto che i nostri dati escludono molte di queste opzioni e che profonde discrepanze rimangono intrattabili come sempre”, ha detto Pruitt. .

Ma alla fine, poiché i risultati del Pantheon+ sono così primitivi, forse possono almeno chiarire il punto critico nella controversia in corso di Hubble.

“Molte teorie moderne stanno iniziando a puntare su una strana nuova fisica nell’universo primordiale”, ha detto Prott. “Tuttavia, tali teorie non verificate devono resistere al processo scientifico e la tensione di Hubble rimane una sfida importante”.

La fisica è piena di enigmi, enigmi complessi e, francamente, blocchi stradali. Ma mi piace immaginare questi ostacoli come un catalizzatore per continuare in questo campo e cambiare idea. Ecco perché Pantheon+ è stato creato in primo luogo.

Con questo meccanismo, siamo certamente andati avanti nel dissezionare la verità sul lato oscuro del nostro universo, per non dire altro. Oppure, come dice Prout, “Pantheon+ ci offre la nostra migliore opportunità ancora per limitare l’energia oscura, le sue origini e la sua evoluzione”.