... newer stories
Donnerstag, 21. März 2013
Planck: Neue Rätsel
klauslange,17:31h
Es ist interessant, wie man immer wieder versucht, neue Belege, die zeigen, dass bisherige Modelle nicht ausreichen, am liebsten ausblenden möchte.
Einen solchen Fall liefert eine Artikelüberschrift von welt der physik bezüglich der neuen Planck-Daten.
Im Gegensatz zur Überschrift offenbart der Artikel selbst, dass die Daten zur Hintergrundstrahlung des Universums sehr klare und bedeutsame Abweichungen zu den bisherigen Modellen liefern:
Die Planck-Daten bestätigen die Theorien der Physiker mit bisher unerreichter Genauigkeit. Ihnen zufolge ist das Universum 13,82 Milliarden Jahre alt, etwa 10 Millionen Jahre älter als bisher angenommen, und auch seine Zusammensetzung ist nun besser bekannt: Nur 4,9 Prozent bestehen aus der uns bekannten Materie, 26,8 Prozent sind sogenannte Dunkle Materie und 68,3 Prozent Dunkle Energie. Die bisher angenommen Werte lagen bei 4,5 Prozent für Materie, 22,7 Prozent für Dunkle Materie und 72,8 Prozent für Dunkle Energie.
Ein Widerspruch in sich: Wie sehen denn die Modelle aus, die bislang 22,7 % Dunkle Materie und 72,8 % Dunkle Materie annahmen und nun dennoch mit neuen Daten übereinstimmen sollen, wonach es nun einen Anteil von Dunkler Materie von 26,8 % (immerhin ein Plus von 4,1 %) und von Dunkler Energie in Höhe von 68,3 % (ein Minus von immerhin 4,5 %) gibt? Das sind signifikante Unterschiede! Ein Modell, dass solche Variationen von 4 % verkraftet erscheint mir wenig aussagekräftig.
Aber es kommt noch besser:
Denn die extrem gute Übereinstimmung mit den theoretischen Vorhersagen gilt nur bei kleinen Winkeln. Bei größeren Winkeln zeigen die Planck-Daten überraschende Abweichungen von den Modellen. So sind die Temperaturschwankungen in einem Bereich um zehn Winkelgrad deutlich schwächer als vorhergesagt.
Außerdem zeigt sich in der Gesamtkarte der Hintergrundstrahlung eine verblüffende Asymmetrie: Die großräumigen Schwankungen sind auf der einen Hemisphäre deutlich stärker als auf der anderen. Hinweise auf solche Anomalien hatten bereits frühere Messungen des amerikanischen Satelliten WMAP geliefert. Doch erst die Planck-Messungen sind genau genug, um systematische Fehler als Ursache auszuschließen. Zudem gibt es einen ungewöhnlich großen „kalten Fleck“, der bisher nicht erklärt werden kann.
Fazit: Die bisherigen Modelle reichen einfach nicht aus, um den Anspruch einer sinnvollen Erklärung für eine Entstehungsgeschichte des Universums zu erheben!
Update: Während die etablierten Wissenschafts-Portale lieber das Märchen vom - gemessen am Standardmodell der Kosmologie - 'fast perfektem Universum' herumposaunen, teilt der Autor eines Artikels von welt.de eher meine beschriebene Sichtweise: hier!
Update2: In der englischsprachigen Kosmologengilde ist man schon weiter und benennt die Dinge beim Namen. So betitelt space.com seinen Artikel zu den neuen Planck-Daten mit New Map of Big Bang Light Hints at Exotic Physics, womit ich vollkommen übereinstimme.
Das es hier nicht um reißerische Überschriften geht, sondern wirklich eine seriöse Sichtweise ist, wird durch das Statement der NASA gestützt:
The theory of inflation suggests that after the Big Bang, the universe ballooned rapidly from its tiny, hot state, doubling in size every 10^-35 seconds (a decimal point followed by 34 zeroes and a one). But where the basic models of inflation say this expansion should have happened uniformly in all directions, the new Planck results suggest that might not have been the case.
"One of the features of inflation is it says there should be no preferred direction — everywhere in the universe should be more or less the same," astrophysicist Marc Kamionkowski of Johns Hopkins University said today (March 21) during a NASA press call. "But when you look at the amplitudes, even by eye you can tell that one side of the universe looks different from the other side."
That is to say, the temperature variations in the CMB appear to be sized and spaced differently when Planck looks in one direction, than when it looks in the other.
There are other anomalies as well. The variations don't appear to behave the same on large scales as they do on small scales, and there are some particularly large features, such as a hefty cold spot, that were not predicted by basic inflation models.
Ultimately, the data show "some features that are surprising and very, very intriguing," said Charles Lawrence, U.S. Planck project scientist at NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif.
"Hopefully in the process of understanding those features better we will be able to glimpse answers to some of our deepest questions."
Indeed, the map's deviations from what was predicted are not cause for disappointment among scientists, but rather exhilaration. They could even lead toward unraveling the mysteries of dark matter and dark energy, two perplexing constituents of the universe that have yet to be explained by mainstream theories.
For example, the new CMB measurements produce a new estimate for the age and expansion rate of the universe, which the Planck scientists calculate to be 13.8 billion years old, and 41.73 miles (67.15 kilometers) per second per megaparsec, respectively. The expansion rate is also known as the Hubble constant, and the new estimate is significantly lower than the values derived through other astronomical observations.
"This is one of the most exciting parts of the data, is this apparent tension between these different ways to estimate how rapidly the universe is expanding," said Martin White, U.S. Planck scientist at the University of California, Berkeley. "The hope would be that this is actually pointing toward some deficiency in the models or some extra physics."
The expansion rate of the universe is deeply connected to the idea of dark energy, which is the name scientists have given to whatever is causing the universe's expansion to accelerate. The finding could point toward a new direction of thinking about dark energy, including the possibility that it has changed over time.
"If it was different than the simplest models, if the amount of dark energy was somehow increasing with time in a given volume of space, then that would alleviate some of the tension," White said, and added, "that's a pretty radical thing to propose."
Einen solchen Fall liefert eine Artikelüberschrift von welt der physik bezüglich der neuen Planck-Daten.
Im Gegensatz zur Überschrift offenbart der Artikel selbst, dass die Daten zur Hintergrundstrahlung des Universums sehr klare und bedeutsame Abweichungen zu den bisherigen Modellen liefern:
Die Planck-Daten bestätigen die Theorien der Physiker mit bisher unerreichter Genauigkeit. Ihnen zufolge ist das Universum 13,82 Milliarden Jahre alt, etwa 10 Millionen Jahre älter als bisher angenommen, und auch seine Zusammensetzung ist nun besser bekannt: Nur 4,9 Prozent bestehen aus der uns bekannten Materie, 26,8 Prozent sind sogenannte Dunkle Materie und 68,3 Prozent Dunkle Energie. Die bisher angenommen Werte lagen bei 4,5 Prozent für Materie, 22,7 Prozent für Dunkle Materie und 72,8 Prozent für Dunkle Energie.
Ein Widerspruch in sich: Wie sehen denn die Modelle aus, die bislang 22,7 % Dunkle Materie und 72,8 % Dunkle Materie annahmen und nun dennoch mit neuen Daten übereinstimmen sollen, wonach es nun einen Anteil von Dunkler Materie von 26,8 % (immerhin ein Plus von 4,1 %) und von Dunkler Energie in Höhe von 68,3 % (ein Minus von immerhin 4,5 %) gibt? Das sind signifikante Unterschiede! Ein Modell, dass solche Variationen von 4 % verkraftet erscheint mir wenig aussagekräftig.
Aber es kommt noch besser:
Denn die extrem gute Übereinstimmung mit den theoretischen Vorhersagen gilt nur bei kleinen Winkeln. Bei größeren Winkeln zeigen die Planck-Daten überraschende Abweichungen von den Modellen. So sind die Temperaturschwankungen in einem Bereich um zehn Winkelgrad deutlich schwächer als vorhergesagt.
Außerdem zeigt sich in der Gesamtkarte der Hintergrundstrahlung eine verblüffende Asymmetrie: Die großräumigen Schwankungen sind auf der einen Hemisphäre deutlich stärker als auf der anderen. Hinweise auf solche Anomalien hatten bereits frühere Messungen des amerikanischen Satelliten WMAP geliefert. Doch erst die Planck-Messungen sind genau genug, um systematische Fehler als Ursache auszuschließen. Zudem gibt es einen ungewöhnlich großen „kalten Fleck“, der bisher nicht erklärt werden kann.
Fazit: Die bisherigen Modelle reichen einfach nicht aus, um den Anspruch einer sinnvollen Erklärung für eine Entstehungsgeschichte des Universums zu erheben!
Update: Während die etablierten Wissenschafts-Portale lieber das Märchen vom - gemessen am Standardmodell der Kosmologie - 'fast perfektem Universum' herumposaunen, teilt der Autor eines Artikels von welt.de eher meine beschriebene Sichtweise: hier!
Update2: In der englischsprachigen Kosmologengilde ist man schon weiter und benennt die Dinge beim Namen. So betitelt space.com seinen Artikel zu den neuen Planck-Daten mit New Map of Big Bang Light Hints at Exotic Physics, womit ich vollkommen übereinstimme.
Das es hier nicht um reißerische Überschriften geht, sondern wirklich eine seriöse Sichtweise ist, wird durch das Statement der NASA gestützt:
The theory of inflation suggests that after the Big Bang, the universe ballooned rapidly from its tiny, hot state, doubling in size every 10^-35 seconds (a decimal point followed by 34 zeroes and a one). But where the basic models of inflation say this expansion should have happened uniformly in all directions, the new Planck results suggest that might not have been the case.
"One of the features of inflation is it says there should be no preferred direction — everywhere in the universe should be more or less the same," astrophysicist Marc Kamionkowski of Johns Hopkins University said today (March 21) during a NASA press call. "But when you look at the amplitudes, even by eye you can tell that one side of the universe looks different from the other side."
That is to say, the temperature variations in the CMB appear to be sized and spaced differently when Planck looks in one direction, than when it looks in the other.
There are other anomalies as well. The variations don't appear to behave the same on large scales as they do on small scales, and there are some particularly large features, such as a hefty cold spot, that were not predicted by basic inflation models.
Ultimately, the data show "some features that are surprising and very, very intriguing," said Charles Lawrence, U.S. Planck project scientist at NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif.
"Hopefully in the process of understanding those features better we will be able to glimpse answers to some of our deepest questions."
Indeed, the map's deviations from what was predicted are not cause for disappointment among scientists, but rather exhilaration. They could even lead toward unraveling the mysteries of dark matter and dark energy, two perplexing constituents of the universe that have yet to be explained by mainstream theories.
For example, the new CMB measurements produce a new estimate for the age and expansion rate of the universe, which the Planck scientists calculate to be 13.8 billion years old, and 41.73 miles (67.15 kilometers) per second per megaparsec, respectively. The expansion rate is also known as the Hubble constant, and the new estimate is significantly lower than the values derived through other astronomical observations.
"This is one of the most exciting parts of the data, is this apparent tension between these different ways to estimate how rapidly the universe is expanding," said Martin White, U.S. Planck scientist at the University of California, Berkeley. "The hope would be that this is actually pointing toward some deficiency in the models or some extra physics."
The expansion rate of the universe is deeply connected to the idea of dark energy, which is the name scientists have given to whatever is causing the universe's expansion to accelerate. The finding could point toward a new direction of thinking about dark energy, including the possibility that it has changed over time.
"If it was different than the simplest models, if the amount of dark energy was somehow increasing with time in a given volume of space, then that would alleviate some of the tension," White said, and added, "that's a pretty radical thing to propose."
... link (2 Kommentare) ... comment
... older stories
