Современная наука все еще не может понять, почему расширение Вселенной, кажется, ускоряется. Некоторые считают, что это связано с теоретической темной энергией, которая противодействует силе тяжести. Другие думают, что не все так гладко с теорией гравитации Альберта Эйнштейна.
Астрофизикам приходится перебирать горы информации и несоответствия в них могут привести к истине. Ученые из Техасского университета в Далласе создали новый математический инструмент, который идентифицирует и количественно определяет несоответствия в космологических сведениях, собранных различными научными миссиями и экспериментами.
Последствия несоответствия заключаются в том, что некоторые из текущих наборов данных обладают систематическими ошибками, которые нужно выявить и удалить, или базовая космологическая модель может быть неполной.
Модель Вселенной
Ученые пользуются стандартной космологической моделью для описания истории, эволюции и структуры Вселенной. Она помогает рассчитать возраст пространства и скорость расширения. Модель включает уравнения, описывающие финал для Вселенной – продолжение расширения или замедление из-за силы тяжести.
В уравнениях есть несколько переменных космологических параметров. Их численные значения определяются наблюдениями и вмещают такие факторы, как скорость отдаления галактик и плотность материи, энергии и излучения. Но есть проблема. Все значения рассчитываются с использованием наборов данных из разных экспериментов и порой они не согласуются.
Новый прибор для поиска несоответствий
Команда создала новую меру под название индекс несогласованности IOI, который дает численное значение степени несоответствия между двумя или более наборами данных. Сравнение с IOI более 1 считается несогласованным. Если же оказывается больше 5, то это сильно несогласованные.
Например, исследователи применили IOI для сравнения пяти различных методов определения параметра Хаббла, связанного со скоростью расширения Вселенной. Один из них, локальное измерение, основан на вычислении дистанции до относительно близких взрывоопасных звезд (сверхновые). Другие полагаются на наблюдения за различными явлениями на гораздо больших удаленностях.
Оказалось, что есть согласованность между четырех из пяти методов. Им оказалась несогласованность параметра локальных измерений от сверхновых. Фактор IOI применили также к 5 наборам данных наблюдений, связанных с масштабной вселенской структурой. Рассчитанные космологические параметры находились в сильном разногласии с параметрами от наблюдений Планка. В таком случае, поведение Вселенной в крупных масштабах может отличаться от промежуточных или локальных.
Исследователи сделали инструмент IOI доступным для пользования другими учеными. Подобное сотрудничество позволит быстрее найти все несоответствия. Важно отыскать верные значения для космологических параметров, потому что это влияет на точность нашего понимания Вселенной.