A világegyetem legnagyobb rejtélye hogyan vetette fel a tudósokat a világ minden tájáról.
A kozmológusok komoly tudományos problémával szembesülnek, amely azt jelzi, hogy az univerzummal kapcsolatos emberi ismeretek hiányosak. A bonyolultság olyan látszólag triviális dolgot érint, mint az Univerzum terjedési sebessége. A helyzet az, hogy a különböző módszerek eltérő jelentést jelentenek - és eddig senki sem magyarázta meg a furcsa eltérést.
Kozmikus rejtély
Jelenleg a "Lambda-CDM" (ΛCDM) szabványos kozmológiai modell a legpontosabban leírja az univerzum fejlődését és felépítését. E modell szerint az univerzum nullától eltérő pozitív kozmológiai állandóval rendelkezik (lambda kifejezés), ami felgyorsult expanzióhoz vezet. Ezen felül az ΛCDM elmagyarázza a CMB megfigyelt szerkezetét (kozmikus mikrohullámú háttér), a galaxisok eloszlását az univerzumban, a hidrogén és más könnyű atomok mennyiségét, valamint a vákuum tágulásának ütemét. A bővítési arány súlyos eltérése azonban jelezheti a modell radikális változásának szükségességét.
Vivian Poulin, a Francia Nemzeti Tudományos Kutatóközpont, valamint a Montpellier Világegyetem és Részecskék Laboratóriumának elméleti fizikusa szerint ez a következőket jelenti: valami fontos történt a fiatal univerzumban, amiről még nem tudunk. Talán ez egy olyan jelenség, mely egy ismeretlen típusú sötét energiához vagy egy újfajta szubatomi részecskékhez kapcsolódik. Ha a modell figyelembe veszi, az eltérés eltűnik.
A válság szélén
Promóciós videó:
Az univerzum tágulási sebességének meghatározásának egyik módja a mikrohullámú háttér tanulmányozása - az emlékezetes sugárzás, amely 380 ezer évvel a Nagyrobbanás után jelent meg. A CDM felhasználható a Hubble állandó kiszámítására a CMB nagy ingadozásainak mérésével. Kiderült, hogy minden megaparsec-enként 67,4 kilométer / másodperc, vagyis körülbelül három millió fényév (olyan sebességgel, amely a megfelelő távolságban távol esik egymástól). Ebben az esetben a hiba csak 0,5 kilométer / másodperc / megaparsec.
Ha egy másik módszerrel azonos értéket kapunk, akkor ez megerősíti a szokásos kozmológiai modell érvényességét. A tudósok megmérték a szabványos gyertyák látszólagos fényerejét - tárgyakat, amelyek fényereje mindig ismert. Ilyen tárgyak például az Ia típusú szupernóvák - fehér törpék, amelyek már nem képesek felszívni az anyagot a nagy társ csillagokból és felrobbanhatnak. A szokásos gyertyák látszólagos fényereje alapján meghatározhatja a távolságot. Ezzel párhuzamosan meg lehet mérni a szupernóvák vöröseltolódását, azaz a fény hullámhosszának eltolódását a spektrum vörös régiójába. Minél nagyobb a vöröseltolódás, annál gyorsabb az objektum eltávolítása a megfigyelőből.
Így lehetõvé válik az univerzum tágulási sebességének meghatározása, amely ebben az esetben kilenc másodpercenként egyenlõ 74 km-enként minden megaparsec-en. Ez nem egyezik meg a ΛCDM-ből kapott értékekkel. Nem valószínű azonban, hogy egy mérési hiba magyarázza az eltérést.
David Gross, a kaliforniai egyetem (Santa Barbara) Kavli Elméleti Fizikai Intézet szerint a részecskefizikában az ilyen eltérést nem problémának, hanem válságnak neveznék. Számos tudós azonban nem értett egyet ezzel az értékeléssel. A helyzetet egy másik módszer bonyolította, amely szintén a korai univerzum tanulmányozására épül, nevezetesen a baryon akusztikus oszcillációk - a korai univerzumot kitöltő látható anyag sűrűségében fellépő rezgések. Ezeket a vibrációkat a plazma akusztikus hullámai okozzák, és mindig ismert méretűek, és így normál gyertyának tűnnek. Más mérésekkel kombinálva a ubCDM-vel összhangban álló Hubble-állandót adják.
Új modell
Lehetséges, hogy a tudósok hibát követtek el az Ia típusú szupernovákkal. A távoli objektumtól való távolság meghatározásához meg kell építeni egy távolságlépcsőt.
Ennek a létrának az első lépése a Cepheids - változó csillag, amelynek pontos periódus-fényviszonya van. A cefeidek segítségével meghatározhatjuk a távolságot a legközelebbi Ia szupernovákhoz. Az egyik tanulmányban a cefeidek helyett vörös óriásokat használtak, amelyek egy bizonyos életszakban elérik a maximális fényerőt - ez minden vörös óriás esetében azonos.
Ennek eredményeként a Hubble-állandó másodpercenként 69,8 kilométer / megaparszc volt. Nincs válság - mondja Wendy Freedman, a Chicagói Egyetem, a cikk egyik szerzője.
De ezt az állítást is megkérdőjelezték. A H0LiCOW együttműködés a Hubble-állandót gravitációs lencsékkel mérte meg. Ez a hatás akkor fordul elő, ha egy hatalmas test meghajolja a mögötte lévő távoli tárgyból származó sugarakat. Ez utóbbi kvazárok lehet - az aktív galaxisok magjai, amelyeket egy szupermasszív fekete lyuk táplál. A gravitációs lencsék miatt egy kvazár több képe jelenhet meg egyszerre. A képek villódzásának mérésével a tudósok frissített Hubble-állandót kaptunk, amely másodpercenként 73,3 kilométer / megaparsec. Ugyanakkor a tudósok az utóbbiig nem tudták a lehetséges eredményt, amely kizárja a csalás lehetőségét.
A fekete lyuk körül forgó gáz körüli forgatás során képződött Habble-állandó természetes maserekből való mérésének eredményeként másodpercenként 74 kilométert tettünk ki / megaparsec. Más módszerek 76,5 és 73,6 kilométert adtak meg másodpercenként per megaparsec. Problémák merülnek fel az anyag eloszlásának mérésével az univerzumban is, mivel a gravitációs lencsék eltérő értéket adnak a mikrohullámú háttér méréseivel összehasonlítva.
Ha kiderül, hogy az eltérés nem a mérési hibák miatt merül fel, új elméletre lesz szükség a jelenleg rendelkezésre álló összes adat magyarázatához. Az egyik lehetséges megoldás a sötét energia mennyiségének megváltoztatása, ami az univerzum gyors bővülését eredményezi. Bár a legtöbb tudós támogatja a fizika frissítése nélküli végrehajtást, a probléma továbbra sem oldott meg.
PS
De arról, amit látunk * (távcsövek és műszerek segítségével), a hosszú ideig kioltott csillagok fénye nem kérdéses, de miért?
Végül is, egy csillag fénye, amely időben hozzánk jön - számíthat (számíthat) nem pontosan, de körülbelül. Vagyis, amit egy látszólag fényes csillag helyén már ma látunk, ez csak egy üres hely lehet. A csillag már nincs ott, és megfigyeljük a fényét.
Az univerzális távolságok megértése érdekében nézze meg ezt a videó anyagot:
Ülsz és gondolkodsz, miután megnézted ezeket a videókat, de kik vagyunk mi, mi vagyunk?
Gondoljuk
Úgy hisszük …
Értjük
Hát..
Szerző: Slavik Yablochny