Hvordan universets største mysterium har forskret forskere fra hele verden.
Kosmologer står overfor et alvorlig vitenskapelig problem, som indikerer ufullkommenhet av menneskelig kunnskap om universet. Kompleksiteten angår en så tilsynelatende bagatellmessig sak som universets utvidelsesgrad. Faktum er at forskjellige metoder indikerer forskjellige betydninger - og foreløpig er det ingen som kan forklare det rare avviket.
Kosmisk mysterium
For øyeblikket beskriver den standardkosmologiske modellen "Lambda-CDM" (ΛCDM) mest nøyaktig evolusjonen og strukturen i universet. I henhold til denne modellen har universet en ikke-sterkt positiv kosmologisk konstant (lambda-betegnelse) som forårsaker akselerert ekspansjon. I tillegg forklarer ΛCDM den observerte strukturen til CMB (kosmisk mikrobølgeovnbakgrunn), fordelingen av galakser i universet, overflod av hydrogen og andre lysatomer, og selve hastigheten for vakuumutvidelse. Imidlertid kan et alvorlig avvik i utvidelsesgraden indikere behovet for en radikal endring i modellen.
Den teoretiske fysikeren Vivian Poulin fra det franske nasjonale senteret for vitenskapelig forskning og laboratoriet for universet og partiklene i Montpellier hevder at dette betyr følgende: noe viktig har skjedd i det unge universet som vi ennå ikke vet om. Kanskje var dette et fenomen assosiert med en ukjent type mørk energi eller en ny type subatomære partikler. Hvis modellen tar hensyn til den, vil avviket forsvinne.
På grensen til en krise
Salgsfremmende video:
En av måtene å bestemme ekspansjonshastigheten for universet er å studere mikrobølgeovnbakgrunnen - relikatstrålingen, som dukket opp 380 tusen år etter Big Bang. ΛCDM kan brukes til å utlede Hubble-konstanten ved å måle store svingninger i CMB. Det viste seg å være lik 67,4 kilometer per sekund for hvert megaparsek, eller omtrent tre millioner lysår (med en slik hastighet gjenstander som er fjerne i passende avstand avviker fra hverandre). I dette tilfellet er feilen bare 0,5 kilometer per sekund per megaparsek.
Hvis vi får omtrent samme verdi ved hjelp av en annen metode, vil dette bekrefte gyldigheten av den standard kosmologiske modellen. Forskere målte den tilsynelatende lysstyrken til standardlys - objekter hvis lysstyrke alltid er kjent. Slike gjenstander er for eksempel type Ia-supernovaer - hvite dverger som ikke lenger kan absorbere materie fra store ledsagerstjerner og eksplodere. Med den tilsynelatende lysstyrken til standardlys, kan du bestemme avstanden til dem. Parallelt kan du måle rødskiftet til supernovaer, det vil si skiftet av bølgelengder av lys til det røde området i spekteret. Jo større rødskiftet er, desto større er hastigheten gjenstanden fjernes fra observatøren.
Dermed blir det mulig å bestemme utvidelsesgraden til universet, som i dette tilfellet viser seg å være lik 74 kilometer per sekund for hvert megaparsek. Dette samsvarer ikke med verdiene hentet fra ΛCDM. Det er imidlertid usannsynlig at en målefeil kan forklare avviket.
Ifølge David Gross fra Kavli Institute for Theoretical Physics ved University of California, Santa Barbara, i partikkelfysikk, ville et slikt avvik ikke blitt kalt et problem, men en krise. Imidlertid var en rekke forskere ikke enige i denne vurderingen. Situasjonen ble komplisert av en annen metode, som også er basert på studiet av det tidlige universet, nemlig akustiske baryonsvingninger - svingninger i tettheten av synlig materiale som fyller det tidlige universet. Disse vibrasjonene er forårsaket av plasmakustiske bølger og har alltid kjente dimensjoner, slik at de ser ut som standardlys. Kombinert med andre målinger gir de Hubble konstant konsistent med ΛCDM.
Ny modell
Det er en mulighet for at forskere gjorde en feil ved bruk av Type Ia-supernovaer. For å bestemme avstanden til et fjernt objekt, må du bygge en avstandsstige.
Det første trinnet på denne stigen er Cepheids - variable stjerner med et eksakt forhold og periode-lysstyrke. Ved hjelp av Cepheids kan du bestemme avstanden til nærmeste type Ia-supernovaer. I en av studiene, i stedet for Cepheids, ble det brukt røde giganter, som på et bestemt livsfase når sin maksimale lysstyrke - det er det samme for alle røde giganter.
Som et resultat viste Hubble-konstanten seg å være lik 69,8 kilometer per sekund per megaparsek. Det er ingen krise, sier Wendy Freedman ved University of Chicago, en av forfatterne av papiret.
Men denne uttalelsen ble også stilt spørsmål. H0LiCOW-samarbeidspartnerne målte Hubble-konstanten ved hjelp av gravitasjonslinser, en effekt som oppstår når en massiv kropp bøyer stråler fra et fjernt objekt bak seg. Det siste kan være kvasarer - kjernene til aktive galakser matet av et supermassivt svart hull. På grunn av gravitasjonslinser kan flere bilder av en kvasar vises samtidig. Ved å måle flimmeren på disse bildene har forskere avledet en oppdatert Hubble-konstant på 73,3 kilometer per sekund per megaparsek. Samtidig visste ikke forskere til det siste om mulig resultat, noe som utelukker muligheten for svindel.
Resultatet av å måle Hubble-konstanten fra naturlige masers som ble dannet når gass roterte rundt et svart hull, var 74 kilometer per sekund per megaparsek. Andre metoder ga 76,5 og 73,6 kilometer per sekund per megaparsek. Det oppstår også problemer med å måle fordeling av materie i universet, siden gravitasjonslinsing gir en annen verdi sammenlignet med målinger av mikrobølgebakgrunnen.
Hvis det viser seg at avviket ikke skyldes målefeil, vil det være nødvendig med en ny teori for å forklare alle tilgjengelige data. En mulig løsning er å endre mengden mørk energi som får universet til å ekspandere raskt. Selv om de fleste forskere går inn for å gjøre det uten å oppdatere fysikk, forblir problemet uavklart.
PS
Men om hva vi ser * (med hjelp av teleskoper og instrumenter) er lyset fra lange slukkede stjerner uaktuelt, men hvorfor?
Tross alt kommer lyset fra en stjerne til oss i tide - du kan telle.. (beregne) ikke akkurat, men omtrent. Det vil si at det vi ser i stedet for en tilsynelatende lys stjerne, allerede i dag, bare kan være et tomt sted. Stjernen er ikke lenger der, og vi observerer lyset.
For å forstå de universelle avstandene, se dette videomaterialet:
Du sitter og tenker etter å ha sett disse videoene, men hvem er VI, hva er VI?
Vi tror
Vi tror at …
Vi forstår
Åh..
Forfatter: Slavik Yablochny
