Может ли хамелеон построить галактику? По новым компьютерным моделям да.
Это не сюрреалистическая шутка, а следствие недавних симуляций, целью которых является объяснить внутреннюю работу темной энергии, таинственной силы, которая разъединяет все во вселенной. Результаты, опубликованные 8 июля в журнале Nature Astronomy, поддерживают модель темной энергии, известную как теория хамелеона.
Намеки темной энергии были впервые обнаружены в конце 1990-х годов, когда космологи измерили свет от далеких сверхновых и поняли, что звезды были более тусклыми, чем ожидалось, предполагая, что ткань пространства-времени не только расширяется, но и ускоряется в своем расширении. Физики предположили существование силы, которая работала против гравитации, отталкивая вещи друг от друга, а не сближая их.
Большинство исследователей поддерживают идею о том, что темная энергия - это то, что известно как космологическая постоянная, тип энергии, удерживаемой в вакууме самого пространства, - сказал Баоджиу Ли, математический физик из Даремского университета в Соединенном Королевстве. «Эта простая модель работает очень хорошо практически, и это прямое дополнение к космологической модели без необходимости изменения закона гравитации», - сказал он.
Проблема состоит в том, что ведущие физические теории предсказывают, что значение энергии вакуума должно быть на 120 порядков выше, чем то, что наблюдают космологи из реальных измерений темной энергии во вселенной, сказал Ли. Поэтому физики искали альтернативные объяснения, в том числе теорию хамелеона.
Теория предлагает новую силу, поверх четырех уже известных, опосредованную частицей, называемой частицей хамелеона, согласно объяснителю в журнале Sky and Telescope. Сила хамелеона действовала бы как темная энергия, разделяя галактики в космосе. Но наличие неожиданной пятой силы сопряжено с ее собственной дилеммой - почему наши инструменты никогда раньше не видели такой частицы?
Теория предполагает, что частицы хамелеона, как и их тезки рептилии, могут сливаться с окружающей средой, чтобы избежать обнаружения. Вместо того, чтобы менять цвет, эти частицы изменяют массу. В средах с высокой плотностью, например, близких к Земле, они имеют большую массу и поэтому их трудно обнаружить. Вот почему мы не видим влияния частиц хамелеона на нашу солнечную систему, а только на очень большие космологические масштабы, где, в соответствии с теорией, в целом, материя редка.
Чтобы проверить Теорию Хамелеона, исследователи провели мощное компьютерное моделирование, вращая виртуальную темную материю - пока еще неизвестное вещество, значительно превосходящее видимую материю во вселенной - с помощью четырех известных сил плюс частиц хамелеона, чтобы создать небесные структуры, подобные нашей солнечной системе. , согласно заявлению.
Но до сих пор ограничения по вычислительной мощности означали, что модели не могли включать обычную видимую материю, такую как протоны и электроны. Ли и его коллеги использовали суперкомпьютеры, чтобы наконец включить обычные частицы вместе со всем остальным и создать структуры масштаба галактики.
«Моделирование показывает, что реалистичные галактики, такие как наш собственный Млечный Путь, могут образовываться, несмотря на сложное поведение гравитации», - сказал Ли.
Команда надеется, что дальнейшее моделирование покажет способы отличить теорию от других гипотез о темной энергии, добавил он.
Таким образом, эти идеи бросают вызов теории общей относительности Эйнштейна, о чем широко сообщалось?
«Вызов - сильное слово», - сказал в интервью Live Science Джереми Сакштейн, физик из Пенсильванского университета в Филадельфии, который не принимал участия в работе.
Он добавил, что для проверки общей теории относительности полезно иметь конкурирующие теории, и это новое исследование представляет собой шаг к прогнозированию того, что эти альтернативы могут увидеть в космологических масштабах.
