Τα πιο ισχυρά σύγχρονα τηλεσκόπια συλλέγουν τεράστιες ποσότητες δεδομένων από τις πιο απομακρυσμένες περιοχές του σύμπαντος – αλλά πολλές από τις πληροφορίες απορρίπτονται απλώς διότι αφορούν μικρές κλίμακες μήκους που είναι δύσκολο να μοντελοποιηθούν.
Σε μια προσπάθεια να αποβάλλονται λιγότερα δεδομένα από τις κοσμολογικές έρευνες, μια ομάδα επιστημόνων έχει αναπτύξει μια νέα τεχνική που επιτρέπει στους ερευνητές να χρησιμοποιούν κάποια στοιχεία που θεωρούνται άχρηστα, και τα οποία έχουν ψαλιδιστεί από αυτά που παρουσιάζουν τις μεγαλύτερες προκλήσεις για τα μοντέλα. Τα δεδομένα αυτά θα μπορούσαν να μας προσφέρουν έναν τρόπο για να αντιμετωπιστούν ορισμένα άλυτα προβλήματα στη φυσική, συμπεριλαμβανομένης της εκτίμησης της μάζας των νετρίνων καθώς και τη διερεύνηση των θεωριών της τροποποιημένης βαρύτητας.
«Το μοτίβο που σχηματίζεται από τους γαλαξίες στο Σύμπαν συχνά αναφέρεται ως κοσμικός ιστός, δεδομένου ότι έχει κάποια ομοιότητα με τις δομές που εμφανίζονται σε ένα περίπλοκο ιστό της αράχνης», αναφέρει ο Fergus Simpson από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου. «Εντός του λεπτομερούς χαρακτήρα αυτού του μοτίβου είναι κωδικοποιημένες διάφορες πληροφορίες σχετικά με τη σύνθεση του σύμπαντος, τις συνθήκες στις απαρχές του, καθώς και τους νόμους της βαρύτητας. Ωστόσο, όταν προσπαθούμε να μελετήσουμε τις λεπτομέρειες σχετικά με τις «μικρές» κλίμακες (περίπου 100 εκατομμύρια έτη φωτός ή και λιγότερο), φαίνεται να είναι πολύ απρόβλεπτες δεδομένου ότι το σύμπαν είναι ιδιαίτερα πυκνό σε αυτές τις κλίμακες, γι αυτό και η φυσική τότε γίνεται πολύ περίπλοκη και μη γραμμική. Με άλλα λόγια, δεν ξέρουμε πώς να αποκωδικοποιήσουν τις πληροφορίες, και αυτό είναι ιδιαίτερα απογοητευτικό επειδή οι περισσότερες από τις χρήσιμες πληροφορίες είναι θαμμένες σε αυτές τις μικρότερες κλίμακες. "
Σε μια προσπάθεια να αποκωδικοποιήσουν αυτά τα μικρής κλίμακας δεδομένα, οι ερευνητές ανέπτυξαν μια τεχνική "ψαλιδίσματος", η οποία καθιστά τα δεδομένα προσιτά για την μοντελοποίηση.
«Με την εφαρμογή μιας απλής διόρθωσης στις πολύ πυκνότερες περιοχές της προσομοίωσης ενός τμήματος του Σύμπαντος, μόλις το 0,1% του όγκου του, διαπιστώσαμε ότι αυτή αφαιρεί το μεγαλύτερο μέρος αυτής της απρόβλεπτης συμπεριφοράς», εξηγεί ο Simpson. «Τώρα λοιπόν έχουμε αποδείξει ότι ένας μεγάλος αριθμός πληροφοριών από αυτές τις μικρότερες κλίμακες μπορούν να εξάγονται με επιτυχία.»
Ο ίδιος εξήγησε ότι αυτά τα επιπλέον στοιχεία θα μπορούσαν να αποδειχθούν χρήσιμα για τους επιστήμονες που μελετούν ένα ευρύ φάσμα τομέων, όπως ο υπολογισμός της μάζας των νετρίνων.
«Σε αυτές οι μικρές κοσμολογικές κλίμακες θεωρούνται ότι τα νετρίνα έχουν επηρεαστεί στο πρώιμο Σύμπαν, σε μια εποχή που ταξίδευαν πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός», λέει. «Η έκταση της επίδρασης τους εξαρτάται από το πόσο χρόνο διατηρήθηκαν σε αυτές τις πολύ υψηλές ταχύτητες, που με τη σειρά τους καθορίζονται από τη μάζα τους. Έτσι είναι πιθανό ότι η τεχνική μας θα βοηθήσει στον καθορισμό της μάζας των νετρίνων από την κατανομή των γαλαξιών.
"Τα νετρίνα μπορούν να μας πουν πολλά σχετικά με την θεμελιώδη φυσική, καθώς και την κοσμολογία. Στο καθιερωμένο μοντέλο της σωματιδιακής φυσικής, τα νετρίνα δεν έχουν μάζα, έτσι οι μάζες των νετρίνων μας πληροφορούν για τις επεκτάσεις του Καθιερωμένου Μοντέλου. Επιπρόσθετα, οι μετρήσεις από την κοσμολογία μπορεί να είναι σημαντικά πιο ακριβείς από τα εργαστηριακά πειράματα. "
Επιπλέον, τα δεδομένα από χώρους μικρής κλίμακας επιτρέπουν στους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα τη σχέση μεταξύ των γαλαξιών και της σκοτεινής ύλης, κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιθανές μεθόδους για τη διερεύνηση των θεωριών της τροποποιημένης βαρύτητας με παρατηρήσεις.
"Η ανακάλυψη ότι η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται έχει οδηγήσει πολλούς κοσμολόγους να αναρωτιέμαι αν αυτό είναι μια ένδειξη ότι οι νόμοι της βαρύτητας πρέπει να τροποποιηθούν”, δήλωσε ο Simpson. "Αν υπάρχει κάποια νέα βαρυτική φυσική, αναμένεται να αλλάξει το ρυθμό με τον οποίο τη σκοτεινή ύλη συγκεντρώνεται. Μια σημαντική δυσκολία στη μέτρηση της συμπεριφοράς της σκοτεινής ύλης είναι ότι δεν ξέρουμε πώς η κατανομή των γαλαξιών (την οποία μπορούμε να μετρήσουμε άμεσα) σχετίζεται με την κατανομή της σκοτεινής ύλης. Η μελέτη μας λοιπόν έδειξε ότι η νέα τεχνική μας επιτρέπει να βρούμε τη σχέση μεταξύ των γαλαξιών και της σκοτεινής ύλης με μεγαλύτερη ακρίβεια. Μόλις αυτή η σχέση είναι γνωστή, μπορούμε να καθορίσουμε το πόσο γρήγορα η σκοτεινή ύλη έχει συγκεντρωθεί, και να δούμε αν αυτό ταιριάζει με τις προσδοκίες μας από τους νόμους της βαρύτητας του Αϊνστάιν. "
Πηγή: PhysOrg
Leave a Comment