Kosmologen und Physiker des Instituts für Theoretische Physik der Russischen Akademie der Wissenschaften haben vorgeschlagen, dass die aus Supernova-Explosionen und "Echos" des Urknalls berechneten Diskrepanzen in der Expansionsrate des Universums laut einem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel durch die Tatsache erklärt werden können, dass dunkle Energie instabil ist und sich allmählich in dunkle Materie verwandelt MNRAS.
„Wenn Einstein zu 100% Recht hat, ist dunkle Energie unveränderlich und ewig. Aber was ist, wenn er nur zu 99,99% richtig ist? Es gibt so viel dunkle Energie in der Natur, dass, wenn auch nur ein winziger Teil davon in den 14 Milliarden Jahren seit dem Urknall in bekannte Elementarteilchen, einschließlich Photonen, zerfällt, dies eine kolossale neue Energiequelle wäre, die für die Menschheit nützlich ist. - sagt Alexei Starobinsky von der ITF RAS, deren Worte vom Pressedienst des Instituts zitiert werden.
Dunkle Taten des Universums
Bereits 1929 bewies der berühmte Astronom Edwin Hubble, dass unser Universum nicht stillsteht, sondern sich allmählich ausdehnt und die Bewegung von Galaxien fern von uns beobachtet. Ende des 20. Jahrhunderts entdeckten Astrophysiker unter Beobachtung von Supernovae vom Typ I, dass sie sich nicht mit konstanter Geschwindigkeit, sondern mit Beschleunigung ausdehnten. Der Grund dafür ist, wie Wissenschaftler heute glauben, "dunkle Energie" - eine mysteriöse Substanz, die auf Materie als eine Art "Antigravitation" wirkt.
Im Juni 2016 berechneten der Nobelpreisträger Adam Reiss und Kollegen, die dieses Phänomen entdeckten, die genaue Expansionsrate des heutigen Universums mithilfe variabler Cepheid-Sterne in nahe gelegenen Galaxien, deren Entfernung mit ultrahoher Präzision berechnet werden kann.
Diese Verfeinerung ergab ein äußerst unerwartetes Ergebnis - es stellte sich heraus, dass zwei Galaxien, die durch eine Entfernung von etwa 3 Millionen Lichtjahren voneinander getrennt sind, mit einer Geschwindigkeit von etwa 73 Kilometern pro Sekunde streuen. Diese Zahl ist deutlich höher als die Daten, die mit den umlaufenden WMAP- und Planck-Teleskopen erhalten wurden - 69 Kilometer pro Sekunde - und kann nicht mit unseren Vorstellungen über die Natur der Dunklen Energie und den Mechanismus der Geburt des Universums erklärt werden.
Diese Diskrepanzen ließen Wissenschaftler, darunter auch Akademiker Starobinsky, über zwei Möglichkeiten nachdenken, um diese Anomalie zu erklären. Einerseits ist es durchaus möglich, dass die Messungen von Planck oder Riesz und seinen Kollegen fehlerhaft oder unvollständig sind. Andererseits ist es durchaus zulässig, dass sich die Eigenschaften der Dunklen Materie oder der Dunklen Energie während der Lebensdauer des Universums merklich geändert haben, was die Geschwindigkeit seiner Expansion verändern könnte.
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Die einfachste und logischste Variante solcher Änderungen, wie sie von Starobinsky und seinen Kollegen vorgeschlagen wurde, ist die Instabilität der dunklen Energie oder der dunklen Materie. Ähnliche Ideen hatten, wie der Akademiker feststellt, bereits Mitte der 1930er Jahre von sowjetischen Wissenschaftlern vorgestellt, gingen dann aber davon aus, dass "dunkle" Substanzen in sichtbare Formen von Materie zerfallen sollten.
Das Ende der kosmologischen Ewigkeit
Jetzt glauben russische Kosmologen, dass der Zerfall ihrer Teilchen zur Bildung neuer "dunkler" Komponenten des Universums führt. In diesem Fall wird ihr Zerfall nicht durch äußere Bedingungen beeinflusst, einschließlich der aktuellen Expansionsrate des Universums, seines Alters und anderer Eigenschaften, sondern nur durch die inneren Eigenschaften der Dunklen Materie und Energie, wodurch die Expansionsrate des Universums und seine anderen Eigenschaften vom Verhältnis ihrer Anteile abhängen im Universum wird sich reibungslos ändern.
Solche Zerfälle können, wie der Physiker erklärt, auf drei Arten ablaufen - als Ergebnis eines Prozesses, der der Zerstörung der Kerne "gewöhnlicher" instabiler Elemente, der direkten Umwandlung dunkler Energie in dunkle Materie und der Umwandlung dunkler Energie in "dunkle Strahlung" ähnelt - einem Strom heller Teilchen und besonderer " dunkle "Photonen, die nicht mit sichtbarer Materie interagieren.
„Die Analyse hat gezeigt, dass das zweite Modell besser als die anderen die Erklärung der vorhandenen kosmologischen Parameter des beobachteten Universums und seiner Entwicklung in der Vergangenheit ermöglicht. Daraus folgt, dass die Halbwertszeit der dunklen Energie durch diesen Kanal nicht weniger als das 17-fache des Alters des Universums beträgt. Mit anderen Worten, wenn der Zerfall der dunklen Energie in dunkle Materie auftritt, geht er sehr langsam voran “, fährt Starobinsky fort.
Ein solches Szenario beschreibt, wie der Wissenschaftler feststellt, gut die Diskrepanzen in den Expansionsraten des Universums, die von Riess und seinem Team entdeckt wurden, und ähnliche Daten, die im Rahmen des BOSS-Projekts erhalten wurden, um nach Spuren des Urknalls bei der Verteilung von Galaxien im Universum zu suchen.
Wenn diese Daten in naher Zukunft bestätigt werden, können sie als Bestätigung des Modells von Starobinsky und Kollegen und als erster Beweis dafür angesehen werden, dass dunkle Materie nicht konstant und stabil ist, wie dies durch das kosmologische Standardmodell postuliert wird.
