Materia oscura y energía oscura: ¿son como epiciclos? ¿Son solo parámetros libres en un ejercicio cosmológico de ajuste de curvas?

Un poco sobre la historia de estos proporcionará alguna perspectiva aquí.

La materia oscura se postuló por primera vez en la década de 1930 para explicar el rápido movimiento de las galaxias en cúmulos ricos como el cúmulo Coma. Fue, en retrospectiva, una detección inequívoca de los efectos gravitacionales de la materia oscura.

Tenemos evidencia de materia oscura de muchas observaciones en muchas escalas grandes diferentes, que van desde galaxias individuales (curvas de rotación), a cúmulos (al observar su dispersión de velocidad y sus propiedades de emisión de rayos X), a lentes gravitacionales (típicamente por cúmulos) , a la forma general en que las galaxias se distribuyen y correlacionan a través del cielo. Por lo tanto, la evidencia es abrumadora, proveniente de muchas pruebas diferentes y en las porciones de espectro de microondas, infrarrojos, ópticos y de rayos X.

La energía oscura (como una constante cosmológica) fue predicha directamente por las ecuaciones de relatividad general de Einstein, aparece como la constante de integración. Durante muchos años, se tendió a ignorar en la construcción de modelos cosmológicos (pero no siempre) porque las incertidumbres en torno al parámetro de Hubble y la densidad de masa (incluida la densidad de la materia oscura) eran muy grandes. Pero a fines de la década de 1990, estos se concretaron en gran medida y las pruebas se volvieron lo suficientemente sensibles como para comenzar a medir el componente de energía oscura con una detección definitiva utilizando supernova Tipo 1a distante por dos equipos independientes en 1998. El WMAP y Planck lo midieron definitivamente. mediciones de fondo cósmico de microondas y muchos otros experimentos de fondo cósmico de microondas que observan las pequeñas fluctuaciones de temperatura en el fondo de microondas.

También se ve en el patrón de separación de galaxias a gran escala (del orden de 1/2 billón de años luz), que refleja las ondas de sonido en el plasma del universo primitivo.

En este mismo momento estoy leyendo un trabajo de investigación que ha medido la fuerza de la energía oscura con un método muy diferente, observando los perfiles de emisión de rayos X de 320 cúmulos de galaxias. No solo miden la energía oscura, sino que reafirman que un modelo cosmológico constante simple es consistente con las observaciones; ponen restricciones a cualquier evolución de la energía oscura durante miles de millones de años (hasta el desplazamiento al rojo de 1).

Por lo tanto, las pruebas ópticas, de microondas y de rayos X que extraen diferentes aspectos de la cosmología arrojan resultados similares, es decir, la energía oscura es aproximadamente el 68% y la materia oscura el 27% del equilibrio masa-energía del universo (la materia ordinaria es el otro 5 %)

Esto no se parece en nada a los epiciclos, que eran ad hoc, no había un modelo físico subyacente. Aquí tenemos un modelo Lamba-Cold Dark Matter bien respaldado de un Big Bang (inflacionario) que está pasando todas las pruebas de observación durante las últimas dos décadas.

Ahora necesitamos una detección directa de la materia oscura y una continuación de la exploración de la energía oscura para ver si varía con el tiempo o no (hasta ahora no hay evidencia de eso).

Creo que eso es exactamente lo que son, aunque cualquier científico convencional le daría una docena de razones por las que * saben * que tienen razón.

Ptolomeo inventó el epiciclo y el deferente porque eran necesarios para explicar el movimiento de los planetas contra el cielo usando su modelo geocéntrico del Sistema Solar, que él y muchos otros sabían que era el modelo correcto, a pesar de que Aristarco argumentó lo contrario.

La materia oscura y la energía oscura son lo mismo. Llegamos a un punto donde la observación empírica demostró que nuestros modelos cosmológicos estaban claramente equivocados, solo ellos * saben * que no están equivocados. Por lo tanto, tuvieron que agregar algo al modelo para que sus observaciones se ajustaran a la teoría, tal como lo hizo Ptolomeo.

Podrían tener razón sobre la materia oscura y la energía oscura; Es un modelo válido para lo que estamos observando. Pero también lo fue el modelo geocéntrico del Sistema Solar hace 1.900 años: Ptolomeo también podría haber estado en lo cierto. Lo más probable es que los científicos dentro de unos cientos de años denuncien que la adhesión a teorías cosmológicas defectuosas retrasó nuestra comprensión del Universo, tal como lo hizo la creencia en la teoría ptolemaica hasta el siglo XVI.

Se necesita materia oscura para explicar cómo giran las galaxias. A diferencia del sistema solar, donde los planetas exteriores orbitan lentamente porque la masa está principalmente en el centro (por ejemplo, el sol), las galaxias giran como si la masa se distribuyera más allá de los bordes de las galaxias. Por ejemplo, el borde que podemos ver no es el borde. Curva de rotación de galaxias.

Otra evidencia de observación de la materia oscura proviene de la lente gravitacional 21 de agosto de 2006 – Observación de materia oscura: la medición más directa de la materia oscura permite el estudio de su naturaleza – Comunicado de prensa

La energía oscura parece ser necesaria para explicar por qué el universo es “plano”, por ejemplo, no ha explotado ni explotado. Energía oscura

Las alternativas implican modificar las ecuaciones de gravedad a grandes distancias y parecen ser peor ajuste de curva. Dinámica newtoniana modificada (MoND), especialmente cuando la curva podría ajustarse para la rotación de galaxias pero no para lentes gravitacionales.

Es un ejercicio de ajuste de curvas, pero tenemos razones para pensar que es útil.

Una vez que saca los 14 números, obtiene muchas predicciones detalladas que funcionan. Por ejemplo, obtienes curvas que coinciden con el espectro de potencia de las galaxias, la expansión de las galaxias, etc., etc.

Además, algo a destacar es que poder describir el universo entero en 14 números es increíble. Intenta describir un plátano o una computadora en 14 números. El hecho de que hayamos reducido todo el universo en un modelo que requiere solo 14 números es bastante increíble si lo piensas.

Aquí hay un applet que te permite construir tu propio universo

Construye un universo

Si juegas con ese applet, verás que si colocas las perillas en los lugares correctos, te ajustarás al espectro de potencia del CMB. Ahora, si estuviéramos totalmente desconectados, entonces no tendrías un ajuste, independientemente de dónde coloques las perillas. También sabríamos que nos equivocamos si hay cosas que vemos que contradicen rotundamente el modelo. Por ejemplo, si apuntas tu telescopio a un área aleatoria del cielo, obtienes aproximadamente las mismas distribuciones.

La otra cosa es que a medida que sepamos más sobre el universo, podremos eliminar algunos parámetros. Por ejemplo, el “parámetro de planeidad” en este momento está tan cerca de 1.0 que la gente piensa que podría ser exactamente uno. Si tenemos datos más precisos en los que el parámetro de planeidad se acerca extremadamente a 1.0, la gente podría solucionarlo en uno, en cuyo caso tiene un parámetro menos.

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