Dunkle Energie kann sich im Laufe der Zeit weiterentwickeln und sich möglicherweise sogar durch eine neue Naturkraft mit dunkler Materie verbinden. Ein Forscher glaubt, dass wir dafür möglicherweise bereits Beweise gesehen haben. Ihre Ergebnisse wurden auf dem Preprint-Server veröffentlicht arXiv.
Wir verstehen die Natur der Dunklen Energie nicht, also der geheimnisvollen Kraft, die offenbar dafür sorgt, dass sich das Universum schneller ausdehnt. Eine Hypothese für dunkle Energie ist, dass es sich um eine kosmologische Konstante handelt, die im Wesentlichen einer einfachen Tatsache der Natur gleichkommt. Aber andere Forscher drängen in interessantere Richtungen.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass sich dunkle Energie mit der Zeit entwickelt und dabei die Beschleunigungsrate des Universums dramatisch verändert. Aber wenn wir zulassen, dass dunkle Energie dynamisch ist, stellt sich sofort die Frage: Was steuert die Entwicklung der dunklen Energie? Eine mögliche Antwort darauf ist, dass es durch eine neue, fünfte Naturkraft irgendwie mit der Dunklen Materie verbunden ist. Dunkle Materie und dunkle Energie entwickeln sich gemeinsam und halten sich gegenseitig in Schach.
Diese theoretischen Modelle verfügen über viele Parameter, die die Entwicklung der Dunklen Materie und Dunklen Energie im Laufe der Zeit verändern können. Zum Glück verfügen wir über viele sehr strenge kosmologische Beobachtungen, die der Entwicklung dieser Modelle strenge Grenzen setzen können. Die Aufgabe besteht also darin, Modelle zu finden, die mit allen bestehenden Beobachtungen übereinstimmen, aber auch neue Beobachtungen liefern, die es uns ermöglichen, die Idee zu testen.
Ein neues Papier tut genau das. In der Arbeit untersucht Lu Yin, ein Astrophysiker am Asia Pacific Center for Theoretical Physics in Südkorea, ein Modell der interagierenden dunklen Energie aus dunkler Materie, das als interagierende dunkle Chevallier-Polarski-Linder-Energie bekannt ist.
Dieses Modell ist so abgestimmt, dass es alle vorhandenen Beobachtungen mit einer zusätzlichen Drehung abgleicht. Bereits 2018 berichtete ein Team von Astronomen über die Entdeckung eines lange gesuchten Radiosignals aus der Entstehung der ersten Sterne und Galaxien. Dieses Signal entsteht durch die Emission von Strahlung von neutralem Wasserstoff mit einer Wellenlänge von genau 21 cm. Diese Astronomen entdeckten dieses Signal, stellten jedoch fest, dass das Signal doppelt so stark war, wie in der traditionellen Kosmologie erklärt werden konnte.
Diese neue Forschung zeigt, dass ein Modell, bei dem sich dunkle Energie entwickelt und mit dunkler Materie gekoppelt ist, dieses Signal möglicherweise erklären kann und mit allen anderen kosmologischen Beobachtungen übereinstimmt. Entscheidend ist, dass die Wechselwirkung zwischen dunkler Materie und dunkler Energie die Bildung von Sternen und Galaxien früher als in der Standardkosmologie auslöst, was ein stärkeres 21-cm-Signal erzeugt.
Mehr Informationen:
Lu Yin, Cosmic-Dawn 21-cm-Signal von dynamischer dunkler Energie, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2305.20038