Как най-голямата мистерия на Вселената е изкопала учени от цял свят.
Космолозите са изправени пред сериозен научен проблем, който показва несъвършенството на човешкото познание за Вселената. Сложността се отнася до такова на пръв поглед тривиално нещо като скоростта на разширяване на Вселената. Факт е, че различните методи показват различни значения - и засега никой не може да обясни странното разминаване.
Космическа мистерия
В момента стандартният космологичен модел "Lambda-CDM" (ΛCDM) описва най-точно еволюцията и структурата на Вселената. Според този модел Вселената има ненулева положителна космологична константа (ламбда термин), предизвикваща ускорено разширяване. Освен това ΛCDM обяснява наблюдаваната структура на CMB (космически микровълнов фон), разпределението на галактиките във Вселената, изобилието на водород и други светлинни атоми и самата скорост на вакуумно разширение. Въпреки това, сериозно разминаване в скоростта на разширяване може да показва необходимостта от радикална промяна в модела.
Теоретичният физик Вивиан Поулин от Френския национален център за научни изследвания и Лабораторията за вселената и частиците в Монпелие твърди, че това означава следното: в младата вселена се е случило нещо важно, за което все още не знаем. Може би това беше феномен, свързан с неизвестен тип тъмна енергия или нов вид субатомни частици. Ако моделът го вземе предвид, разминаването ще изчезне.
На прага на криза
Промоционално видео:
Един от начините за определяне на скоростта на разширяване на Вселената е изследването на микровълновия фон - реликтовото излъчване, появило се на 380 хиляди години след Големия взрив. ΛCDM може да се използва за извеждане на константата на Хъбъл чрез измерване на големи колебания в CMB. Оказа се, че е равен на 67,4 километра в секунда за всеки мегапарсек или около три милиона светлинни години (при такава скорост обекти, които са отдалечени на подходящо разстояние, се разминават един от друг). В този случай грешката е само 0,5 километра в секунда на мегапарсек.
Ако получим приблизително една и съща стойност, използвайки различен метод, тогава това ще потвърди валидността на стандартния космологичен модел. Учените измериха видимата яркост на стандартните свещи - предмети, чиято светимост винаги е известна. Такива обекти са например тип свръхнови Ia - бели джуджета, които вече не могат да абсорбират материя от големи придружителни звезди и да избухнат. По видимата яркост на стандартните свещи можете да определите разстоянието до тях. Успоредно с това можете да измерите червеното изместване на свръхновите, тоест преместването на дължината на вълната на светлината към червената област на спектъра. Колкото по-голямо е червеното изместване, толкова по-голяма е скоростта, с която обектът се отстранява от наблюдателя.
По този начин става възможно да се определи скоростта на разширяване на Вселената, която в този случай се оказва равна на 74 километра в секунда за всеки мегапарсек. Това не съвпада със стойностите, получени от ΛCDM. Малко вероятно е обаче грешка в измерването да обясни несъответствието.
Според Дейвид Грос от Института за теоретична физика на Kavli в Калифорнийския университет в Санта Барбара по физика на частиците такова разминаване не би било наречено проблем, а криза. Редица учени обаче не се съгласиха с тази оценка. Ситуацията се усложняваше от друг метод, който също се основава на изследването на ранната Вселена, а именно барионни акустични трептения - трептения в плътността на видимата материя, запълващи ранната Вселена. Тези вибрации са причинени от плазмени акустични вълни и винаги са с известни размери, което ги прави да изглеждат като стандартни свещи. В комбинация с други измервания те дават константа на Хъбъл, съответстваща на ΛCDM.
Нов модел
Има вероятност учените да са направили грешка, използвайки свръхнови тип Ia. За да определите разстоянието до отдалечен обект, трябва да изградите стълба на разстояние.
Първата стъпка на тази стълба са Цефеидите - променливи звезди с точна връзка период-светимост. С помощта на Cepheids можете да определите разстоянието до най-близкия тип свръхнови тип Ia. В едно от изследванията вместо цефеиди са използвани червени гиганти, които на определен етап от живота достигат максималната си яркост - тя е една и съща за всички червени гиганти.
В резултат константата на Хъбъл се оказа равна на 69,8 километра в секунда на мегапарсек. Криза няма, казва Уенди Фрийдман от Чикагския университет, един от авторите на статията.
Но това твърдение също беше поставено под въпрос. Сътрудничеството на H0LiCOW измерва константата на Хъбъл, използвайки гравитационните лещи, ефект, който се получава, когато масивно тяло огъва лъчи от далечен обект зад него. Последните биха могли да бъдат квазари - ядра на активни галактики, захранвани от свръхмасивна черна дупка. Поради гравитационните лещи могат да се появят няколко изображения на един квазар наведнъж. Чрез измерване на трептенето на тези изображения учените са получили актуализирана константа на Хъбъл от 73,3 километра в секунда на мегапарсек. В същото време учените до последно не са знаели възможния резултат, който изключва възможността за измама.
Резултатът от измерването на константата на Хъбъл от естествените мазери, образувани при въртене на газ около черна дупка, беше 74 километра в секунда на мегапарсек. Други методи дават 76,5 и 73,6 километра в секунда на мегапарсек. Проблеми възникват и при измерването на разпределението на материята във Вселената, тъй като гравитационното лещиране дава различна стойност в сравнение с измерванията на микровълновия фон.
Ако се окаже, че разминаването не се дължи на грешки в измерването, тогава ще е необходима нова теория, която да обясни всички налични данни в момента. Едно възможно решение е да промените количеството тъмна енергия, което кара Вселената да се разширява бързо. Въпреки че повечето учени са за това, без да актуализират физиката, проблемът остава нерешен.
PS
Но относно това, което виждаме * (с помощта на телескопи и инструменти), светлината на отдавна изгаснали звезди не е в състояние, но защо?
В крайна сметка светлината на звезда, която идва при нас навреме - можете да преброите.. (изчислите) не точно, но приблизително. Тоест, това, което виждаме на мястото на на пръв поглед ярка звезда, вече днес може да е просто празно пространство. Звездата вече не е там и ние наблюдаваме нейната светлина.
За да разберете универсалните разстояния, гледайте този видео материал:
Седиш и мислиш, след като гледаш тези видеоклипове, но кои сме ние, какви сме ние?
Мислим
Вярваме, че …
Разбираме
Ех..
Автор: Славик Яблочный