نرى عددًا لا يحصى من النجوم والمجرات المتلألئة في الكون اليوم، ولكن ما مقدار المادة الموجودة بالفعل؟ السؤال بسيط للغاية – لكن الإجابة مثيرة للجدل إلى حد ما.
توجد هذه المعضلة إلى حد كبير لأن الملاحظات الكونية الحالية تختلف حول كيفية توزيع المادة في الكون الحالي.
قد تكون محاكاة حاسوبية جديدة تستكشف كيفية تشكل جميع عناصر الكون – المادة العادية والمادة المظلمة والطاقة المظلمة – وفقًا لقوانين الفيزياء، مفيدة بعض الشيء. مناظر خلابة تكاد تظهر المجرات والمجرات. الكونتغذية من خلال ما يسمى الويب الكوني. هذه الشبكة موجودة أكبر هيكل في الكونالمادة الترتيبية، أو المادة الباريونية، و المادة المظلمة.
على عكس عمليات المحاكاة السابقة التي تناولت المادة المظلمة فقط، تم تنفيذ العمل الجديد بواسطة مشروع FLAMINGO (محاكاة البنية واسعة النطاق الكاملة المائية، ملخص رسم خرائط السماء بالكامل لتفسير ملاحظات الجيل التالي).
متعلق ب: هل نعيش في محاكاة؟ المشكلة مع هذه الفرضية المحيرة للعقل.
وقال جوب شاي، الأستاذ في جامعة ليدن في هولندا والمؤلف المشارك لثلاث دراسات جديدة حول مشروع فلامنغو: “على الرغم من أن المادة المظلمة تهيمن على الجاذبية، إلا أنه لم يعد من الممكن تجاهل مساهمة المادة العادية”. تقرير.
عندما يتعلق الأمر بكمية المادة الموجودة بالفعل في الكون، يقول علماء الفلك إن عمليات المحاكاة الحاسوبية مثل هذه ليست مجرد حلوى كونية رائعة، ولكنها تحقيقات مهمة يمكن أن تساعد في الكشف عن سبب مفارقة كبيرة في علم الكونيات تُعرف باسم “التوتر S8″. ” إنها مناقشة حول كيفية توزيع المادة في الكون.
ما هو التوتر S8؟
عند دراسة الكون، يشير علماء الفلك أحيانًا إلى ما يعرف بالمعلمة S8. تصف هذه المعلمة بشكل أساسي مدى “كثافة” أو قوة كل المادة في عالمنا، ويمكن قياسها بدقة تُعرف باسم ملاحظات الانزياح الأحمر المنخفض. يستخدمه علماء الفلك التحول الأحمر لقياس مدى بعد كائن أرضوتحقيقات ذات انزياح أحمر منخفض مثل “الخافتة”. عدسة الجاذبية “المسبارات” يمكن أن تسلط الضوء على العمليات التي تتكشف في الكون البعيد، وبالتالي القديم.
ولكن يمكن أيضًا استخدام قيمة S8 للتنبؤ النموذج القياسي علم الكونيات. يمكن للعلماء تعديل النموذج بشكل أساسي ليتناسب مع الخصائص المعروفة خلفية الميكروويف الكوني (CMB)، الذي يحسب الإشعاع المتبقي من الانفجار الكبير وكتلة المادة من هناك.
إذن، هذا هو الأمر.
وجدت تجارب CMB قيمة S8 أعلى من دراسات عدسة الجاذبية الضعيفة. لا يعرف علماء الكون السبب، ويطلقون على هذا الشذوذ اسم التوتر S8.
في الواقع، التوتر S8 هو توتر ينشأ في علم كوني مختلف قليلاً عن ابن عمه الشهير: توتر هابلوهذا يدل على التناقضات التي يواجهها العلماء في استنتاج معدل توسع الكون.
السبب وراء عدم استجابة المحاكاة الجديدة للفريق لتوتر S8 هو أنه، على عكس عمليات المحاكاة السابقة التي أخذت في الاعتبار فقط تأثيرات المادة المظلمة في الكون المتطور، فإن العمل الأخير يأخذ أيضًا في الاعتبار تأثيرات المادة العادية. . وعلى عكس المادة المظلمة، فإن المادة العادية محكومة جاذبية وكذلك ضغط الغاز في جميع أنحاء الكون. على سبيل المثال، يتم تشغيل الرياح بين النجوم المستعر الأعظم الانفجارات والتراكم الشديد الثقوب السوداء الهائلة وهذه عمليات مهمة تعيد توزيع المادة العادية عن طريق نفخ جزيئاتها في المجرات فضاء.
ومع ذلك، فإن المادة العادية من الخليقة الجديدة وحتى بعض الرياح الشديدة بين النجوم ليست كافية لتفسير التركيز الضعيف للمادة الملحوظ في الكون الحالي.
قال شاي لموقع Space.com: “أنا في حيرة هنا”. “أحد الاحتمالات المثيرة هو أن التوتر يشير إلى عيوب في النموذج القياسي لعلم الكونيات أو النموذج القياسي للفيزياء.”
صورة 1 ل 4
فيزياء غريبة أم نموذج معيب؟
إذًا، من أين أتى هذا التوتر S8؟
وقال إيان مكارثي، عالم الفيزياء الفلكية النظرية بجامعة ليفربول جون موريس في إنجلترا والمؤلف المشارك للدراسات الثلاث الجديدة، لموقع Space.com: “لا نعرف، إنه أمر مثير حقًا”.
ومع ذلك، فإن عمليات المحاكاة الحاسوبية التي أجراها فلامنغو قد تقربنا خطوة واحدة. ويمكن أن تساعد في الكشف عن سبب توتر S8، حيث يمكن لخريطة افتراضية كبيرة للكون أن تساعد في تحديد الأخطاء المحتملة في قياساتنا الحالية. على سبيل المثال، يرفض علماء الفلك ببطء المزيد من التفسيرات الدنيوية لهذه المشكلة، مثل الشكوك العامة في عمليات رصد الهياكل واسعة النطاق أو المشاكل المتعلقة بالإشعاع CMB.
في الواقع، يتوقع الفريق أن تأثيرات المادة العادية ربما تكون أقوى بكثير مما تقترحه عمليات المحاكاة الحالية. يبدو هذا أيضًا غير محتمل، حيث تتفق عمليات المحاكاة جيدًا مع الخصائص المرصودة للمجرات والمجموعات.
وقال مكارثي: “كل هذه الاحتمالات مثيرة للغاية ولها آثار مهمة على الفيزياء الأساسية وعلم الكونيات”. لكن الاحتمال الأكثر إثارة هو أن “النموذج القياسي خاطئ بطريقة ما”.
على سبيل المثال، يمكن أن تتمتع المادة المظلمة بخصائص جذابة ذاتية التفاعل لا تؤخذ في الاعتبار في النموذج القياسي، حيث يمثل التوتر S8 انقطاعًا في نظريتنا للجاذبية على المقاييس الأكبر، كما قال مكارثي.
ومع ذلك، عندما تتبع عمليات المحاكاة الحديثة تأثيرات المادة العادية والجسيمات دون الذرية النيوترينوات – وكلاهما وجد أنهما مهمان لإجراء تنبؤات دقيقة حول كيفية تشكل المجرات على مر العصور – ولم يحل التوتر S8.
إليكم مفاجأة أخيرة: عند الانزياحات المنخفضة نحو الأحمر، يكون الكون أقل تكتلًا بكثير مما تنبأ به النموذج القياسي. لكن القياسات التي تسبر هياكل الكون بين وقال مكارثي إن قياسات CMB والانزياح الأحمر المنخفض “تتوافق تمامًا مع تنبؤات النموذج القياسي”. “يبدو أن الكون قد تصرف كما هو متوقع في جزء كبير من التاريخ الكوني، ولكن شيئًا ما تغير لاحقًا في التاريخ الكوني.”
قد يكمن مفتاح حل التوتر S8 في الإجابة على سبب التغيير.
هذا البحث الموصوفة داخل ثلاثة أوراق نشرت في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
“متعصب للموسيقى. مستكشف متواضع جدا. محلل. متعصب للسفر. مدرس تلفزيوني متطرف. لاعب.”