Eine kosmische "Tardis": Was hat das Universum gemeinsam mit "Doctor Who"

Aufgepasst, dunkle Energie: A TARDIS kann der eigentliche Grund, das Universum beschleunigt, werden.

Regionen in der Raumzeit, die innen als außen größer sind – genau wie der Science-Fiction-Charakter Doctor Who des TARDIS (Zeit und Relative Dimension im Raum) Zeitmaschine – erklären, könnte das Universum der Erweiterung beschleunigt.

Diese theoretische Bläschen heißen "Tardis Regionen." Sie sind keine perfekte Erklärung, wie der Ausbau erfolgt, aber sie sind ein erster Schritt, ein Modell, das näher an der Realität ist, sagte seine Befürworter. [Galerie: dunkle Materie im ganzen Universum]

"Die Idee war, diesen Nachweis grundsätzlich bekommen, dass dies möglich ist, dass Sie es tun können", sagte Syksy Rasanen, Dozent für theoretische Physik an der Universität Helsinki, SPACE.com. "Wir behaupten nicht, dass die Innenseite der Bohrung ist realistisch, aber es ist das erste Modell besitzen wir eine exakte Lösung wo haben Strukturen, die zufällig im Raum verteilt sind, einen signifikanten Effekt auf die Expansionsrate ist."

Durch Tippen auf das Gaspedal

Das Universum expandiert nicht nur, aber das Wachstum beschleunigt. Diese überraschende Erkenntnis kam 1998 nach zwei Forschungsgruppen gemessen kosmischen Entfernungen mit Typ Ia Supernovae, die alle ähnliche absolute Helligkeiten. Ein Typ-Ia scheint schwächer weiter Weg ist von der Erde.

Anstelle von schwere Dinge verlangsamt, wie erwartet war das Universum mit einer schnelleren Rate wächst. Eine populäre Erklärung bot heute eine geheimnisvolle Kraft dunklen Energie genannt wird, das geglaubt wird, fast drei Viertel des Universums ausmachen. Niemand weiß, welche Substanzen in dunkle Energie gibt, aber die führende Theorie schlägt vor, es ist eine Eigenschaft des Raumes selbst.

Dunkler Energie ist jedoch nicht die einzige Erklärung heraus dort. Vielleicht verhält sich Schwerkraft nicht, wie Wissenschaftler es erwarten. Bei großen Entfernungen vielleicht Schwerkraft beschleunigt Expansion statt verlangsamen, oder vielleicht ist die Beschleunigung wegen der wie bestimmte Arten von Strukturen Form.

Rasanen Team freut sich auf diese dritte Möglichkeit. Ihr Modell davon ausgegangen, dass kleine Störungen in der Struktur des Universums im Alter von 10 Millionen Jahren (eine willkürliche ab Alter für das Modell, sagte er) ein paar Milliarden Jahren das Universum Wachstum verändern könnten. Ziel war es, besser zu verstehen, wie das Universum entwickelt haben, wie das Modell angenommen, die Strukturen eine große Wirkung.

"In diesem Modell zu frühen Zeiten, die Löcher zu erweitern [mit der gleichen Rate] als Hintergrund, aber da das Universum älter wird, wird die Loch-Erweiterung mehr und mehr", sagte Rasanen. "Die Expansionsrate ist größer als das, was Sie erwarten."

Kosmologische Schweizer Käse

Rasanen Team baute auf ein kosmologisches Modell zuerst von Albert Einstein und Willem de Sitter vorgeschlagen. In einfachen Worten, es schildert das Universum als meist homogen, aber gespickt mit Regionen, die anders sind als Hintergrund – fast wie Schweizer Käse.

Die meisten Varianten des Modells haben die Regionen und der Hintergrund mit der gleichen Rate wachsen, aber Rasanen Team in Variablen zu dieser Inhomogenitäten eigenständig wachsen. (Eine Einschränkung des Modells ist, dass die Regionen nicht interagieren miteinander oder Hintergrund, etwas, was die Forscher in Zukunft angehen wollen.)

"Mit den Löchern in der Schweizer Käse, wir haben sie gebaut so dass sie speziell gekrümmt sind, so dass sie die Expansionsrate, die wir wollen bekommen," sagte Rasanen. "Obwohl die Tardis Regionen verwendeten wir nicht realistisch sind, ist die Eigenschaft, dass Regionen größeres Volumen als erwartet haben können, basierend auf ihrer Fläche ein allgemeines Merkmal der Schwerkraft."

"Dies ist ein Ausdruck davon, dass nach der allgemeinen Relativitätstheorie, die Geometrie des Raumes nicht euklidischen ist", fügte er hinzu, unter Bezugnahme auf die Art der Geometrie in einem typischen High School Klasse gelehrt. "Verschiedene Regionen des Weltraums anders gebogen sind: einige haben kleineren Volumens als im euklidischen Fall, andere sind größer. Bei unserem Modell haben wir nur Regionen, die größer sind. Wenn Sie ein realistisches Modell nehmen, ist es nicht klar, ob die Regionen, die kleiner sind die Regionen auszugleichen, die größer sind."

Eine Demonstration des Raum-Zeit-Krümmung erfolgt mit Gravitationslinsen, ein Phänomen, das passiert, wenn eine riesige Masse (z. B. eine Gruppe von Galaxien) beugt das Licht der Sterne oder Galaxien hinter der Masse aus Sicht der Erde.

Die Forschung ist die Zeitschrift der Kosmologie und Astroteilchenphysik vorgelegt worden und war online auf der Website von Preprint Arxiv detailliert.

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