Hvordan universets største mysterium har fundet forskere fra hele verden.
Kosmologer står over for et alvorligt videnskabeligt problem, der indikerer ufuldkommenhed af menneskelig viden om universet. Kompleksiteten vedrører en så tilsyneladende triviel ting som universets ekspansionshastighed. Faktum er, at forskellige metoder indikerer forskellige betydninger - og indtil videre kan ingen forklare det underlige uoverensstemmelse.
Kosmisk mysterium
I øjeblikket beskriver den standardkosmologiske model "Lambda-CDM" (ΛCDM) mest præcist universets udvikling og struktur. I henhold til denne model har universet en ikke-negativ positiv kosmologisk konstant (lambda-betegnelse), der forårsager accelereret ekspansion. Derudover forklarer ΛCDM den observerede struktur af CMB (kosmisk mikrobølgebakgrund), fordelingen af galakser i universet, forekomsten af brint og andre lysatomer og meget hastighed for vakuumudvidelse. Imidlertid kan en alvorlig uoverensstemmelse i ekspansionshastigheden indikere behovet for en radikal ændring i modellen.
Den teoretiske fysiker Vivian Poulin fra det franske nationale center for videnskabelig forskning og laboratoriet for universet og partiklerne i Montpellier hævder, at dette betyder følgende: der er sket noget vigtigt i det unge univers, som vi endnu ikke ved om. Måske var dette et fænomen forbundet med en ukendt type mørk energi eller en ny type subatomære partikler. Hvis modellen tager højde for den, vil forskellen forsvinde.
På randen af en krise
Salgsfremmende video:
En af måderne til at bestemme universets udvidelseshastighed er at studere mikrobølgebaggrunden - reliktstrålingen, der optrådte 380 tusind år efter Big Bang. ΛCDM kan bruges til at udlede Hubble-konstanten ved at måle store udsving i CMB. Det viste sig at være lig med 67,4 kilometer pr. Sekund for hver megaparsec, eller cirka tre millioner lysår (med en sådan hastighed genstande, der er langt i den passende afstand afviger fra hinanden). I dette tilfælde er fejlen kun 0,5 kilometer per sekund pr. Megaparsek.
Hvis vi får den samme værdi ved hjælp af en anden metode, bekræfter dette gyldigheden af den standard kosmologiske model. Forskere målte den tilsyneladende lysstyrke ved standardlys - genstande, hvis lysstyrke altid er kendt. Sådanne genstande er for eksempel type Ia-supernovaer - hvide dværge, der ikke længere kan absorbere stof fra store ledsagerstjerner og eksplodere. Ved standardlysens tilsyneladende lysstyrke kan du bestemme afstanden til dem. Parallelt kan du måle rødnift af supernovaer, det vil sige skiftet af bølgelængder af lys til det røde område af spektret. Jo større rødskiftet er, jo større er hastigheden, hvorpå objektet fjernes fra observatøren.
Det bliver således muligt at bestemme ekspansionshastigheden for universet, som i dette tilfælde viser sig at være lig med 74 kilometer pr. Sekund for hver megaparsek. Dette stemmer ikke overens med værdierne opnået fra ΛCDM. Det er dog usandsynligt, at en målefejl kan forklare uoverensstemmelsen.
Ifølge David Gross fra Kavli Institute for Theoretical Physics ved University of California, Santa Barbara, i partikelfysik, ville en sådan uoverensstemmelse ikke kaldes et problem, men en krise. En række videnskabsmænd var imidlertid ikke enige i denne vurdering. Situationen blev kompliceret af en anden metode, der også er baseret på studiet af det tidlige univers, nemlig baryoniske akustiske svingninger - svingninger i densiteten af synligt stof, der fylder det tidlige univers. Disse vibrationer er forårsaget af plasmakustiske bølger og er altid af kendte dimensioner, hvilket får dem til at ligne standardlys. Kombineret med andre målinger giver de Hubble konstanten i overensstemmelse med ΛCDM.
Ny model
Der er en mulighed for, at forskere begik en fejl ved at bruge type Ia-supernovaer. For at bestemme afstanden til et fjernt objekt skal du bygge en afstandstige.
Det første trin på denne stige er Cepheids - variable stjerner med et nøjagtigt forhold mellem periode og lysstyrke. Ved hjælp af Cepheids kan du bestemme afstanden til den nærmeste type Ia-supernovaer. I en af undersøgelserne blev der i stedet for Cepheider anvendt røde giganter, som på et vist livstrin når deres maksimale lysstyrke - det er det samme for alle røde giganter.
Som et resultat viste Hubble-konstanten sig at være lig med 69,8 kilometer pr. Sekund pr. Megaparsek. Der er ingen krise, siger Wendy Freedman fra University of Chicago, en af forfatterne til papiret.
Men denne erklæring blev også rejst i tvivl. H0LiCOW-samarbejdet målte Hubble-konstanten ved hjælp af gravitationslinsering, en virkning, der opstår, når et massivt legeme bøjer stråler fra et fjernt objekt bag sig. Sidstnævnte kunne være kvasarer - kernerne i aktive galakser fodret med et supermassivt sort hul. På grund af gravitationslinser kan flere billeder af en kvasar vises på én gang. Ved at måle flimmeren på disse billeder har forskere afledt en opdateret Hubble-konstant på 73,3 kilometer per sekund pr. Megaparsek. På samme tid vidste forskere indtil sidst ikke det mulige resultat, hvilket udelukker muligheden for svig.
Resultatet af måling af Hubble-konstanten fra naturlige masere dannet, når gas roterer rundt om et sort hul, var 74 kilometer pr. Sekund pr. Megaparsek. Andre metoder gav 76,5 og 73,6 kilometer per sekund pr. Megaparsek. Der opstår også problemer med måling af fordeling af stof i universet, da gravitationslinsering giver en anden værdi sammenlignet med målinger af mikrobølgebaggrunden.
Hvis det viser sig, at uoverensstemmelsen ikke skyldes målefejl, kræves en ny teori for at forklare alle de tilgængelige data. En mulig løsning er at ændre mængden af mørk energi, der får universet til at ekspandere hurtigt. Selvom de fleste forskere går ind for at klare sig uden at opdatere fysik, forbliver problemet uafklaret.
PS
Men hvad vi ser * (ved hjælp af teleskoper og instrumenter) er lyset fra lange slukkede stjerner ude af spørgsmålet, men hvorfor?
Når alt kommer til alt kommer lyset fra en stjerne til os i tide - du kan tælle.. (beregne) ikke nøjagtigt, men ca. Det vil sige, hvad vi ser i stedet for en tilsyneladende lys stjerne, allerede i dag, måske bare er et tomt rum. Stjernen er ikke længere der, og vi ser dens lys.
For at forstå de universelle afstande skal du se dette videomateriale:
Du sidder og tænker efter at have set disse videoer, men hvem er VI, hvad er VI?
Vi tænker
Vi mener, at …
Vi forstår
Åh..
Forfatter: Slavik Yablochny