Kuidas on Universumi suurim mõistatus pannud teadlasi kogu maailmast.
Kosmoloogid seisavad silmitsi tõsise teadusliku probleemiga, mis viitab inimeste teadmiste puudulikkusele Universumi kohta. Keerukus puudutab sellist pealtnäha triviaalset asja nagu Universumi paisumiskiirus. Fakt on see, et erinevad meetodid osutavad erinevatele tähendustele - ja siiani ei suuda keegi kummalist lahknevust selgitada.
Kosmiline müsteerium
Praegu kirjeldab kõige täpsem universumi arengut ja struktuuri standardne kosmoloogiline mudel "Lambda-CDM" (ΛCDM). Selle mudeli järgi on universumis nullpositiivne kosmoloogiline konstant (lambda-termin), mis põhjustab kiirendatud laienemist. Lisaks selgitab ΛCDM CMB (kosmilise mikrolaine fooni) vaadelnud struktuuri, galaktikate jaotumist Universumis, vesiniku ja muude kergete aatomite rohkust ning vaakumi laienemise väga kiiret määra. Laienemismäära tõsine lahknevus võib siiski näidata mudeli radikaalse muutmise vajadust.
Prantsuse riikliku teadusuuringute keskuse ja Montpellieri universumi ja osakeste laboratooriumi teoreetiline füüsik Vivian Poulin väidab, et see tähendab järgmist: noores universumis on juhtunud midagi olulist, millest me veel ei tea. Võib-olla oli see nähtus, mis oli seotud tundmatu tüüpi tumeda energiaga või uut tüüpi subatomiliste osakestega. Kui mudel võtab seda arvesse, siis lahknevused kaovad.
Kriisi äärel
Reklaamvideo:
Üks Universumi paisumiskiiruse määramise viise on uurida mikrolaine tausta - reliikviakiirgust, mis ilmus 380 tuhat aastat pärast Suurt Pauku. CDM-i saab kasutada Hubble'i konstandi saamiseks, mõõtes CMB-s suuri kõikumisi. Selgus, et see on võrdne 67,4 kilomeetriga sekundis iga megaparseci kohta ehk umbes kolme miljoni valgusaasta kohta (sellise kiirusega objektid, mis asuvad vastaval kaugusel kaugel, erinevad üksteisest). Sel juhul on viga ainult 0,5 kilomeetrit sekundis megaparsi kohta.
Kui saame umbes sama väärtuse erinevat meetodit kasutades, siis kinnitab see standardse kosmoloogilise mudeli paikapidavust. Teadlased mõõtsid standardküünalde - objektide, mille heledus on alati teada - nähtava heleduse. Sellisteks objektideks on näiteks Ia tüüpi supernoovad - valged kääbused, mis ei suuda enam suurtest kaastähtedest ainet imada ja plahvatada. Standardküünalde nähtava heleduse järgi saate määrata kauguse neist. Paralleelselt saate mõõta supernoovade punase nihke, see tähendab valguse lainepikkuste nihke spektri punasesse piirkonda. Mida suurem on punanihk, seda suurem on objekt vaatleja juurest eemaldamise kiirus.
Seega on võimalik kindlaks teha Universumi paisumiskiirus, mis sel juhul osutub iga megaparseci jaoks 74 kilomeetriks sekundis. See ei ühti MCDM-st saadud väärtustega. Siiski on ebatõenäoline, et mõõtmisviga seletaks lahknevust.
California ülikooli Santa Barbara Kavli teoreetilise füüsika instituudi David Grossi sõnul osakestefüüsikas ei nimetaks sellist lahknevust probleemiks, vaid kriisiks. Mitu teadlast ei nõustunud selle hinnanguga. Olukorra tegi keerukaks teine meetod, mis põhineb ka varase universumi uurimisel, nimelt barüoonakustilised võnkumised - varajast universumit täitva nähtava aine tiheduse võnkumised. Neid vibratsioone põhjustavad plasma akustilised lained ja need on alati teadaolevate mõõtmetega, muutes need standardküünalde moodi. Koos teiste mõõtmistega annavad need Hubble'i konstandi, mis on kooskõlas ΛCDM-ga.
Uus mudel
On võimalus, et teadlased tegid Ia tüüpi supernoovade abil vea. Kauguse määramiseks kauge objektini peate ehitama kauguse redeli.
Selle redeli esimene samm on kefeidid - muutuvad tähed, millel on täpne perioodi ja heleduse suhe. Kefeidide abil saate määrata kauguse lähima Ia tüüpi supernoovadeni. Ühes uuringus kasutati tsefeiidide asemel punaseid hiiglasi, mis teatud eluetapil saavutavad maksimaalse heleduse - see on kõigi punaste hiiglaste jaoks sama.
Selle tulemusel osutus Hubble'i konstant võrdseks 69,8 kilomeetriga sekundis megaparseci kohta. Kriisi pole, ütles Wendy Freedman Chicago ülikoolist, üks paberi autoritest.
Kuid ka see väide seati kahtluse alla. H0LiCOW koostöö abil mõõdeti Hubble'i konstanti gravitatsioonilise läätse abil - efekt ilmneb siis, kui massiivne keha painutab selle taga asuvalt kaugelt objektilt tulevaid kiiri. Viimane võiks olla kvaasar - aktiivsete galaktikate tuumad, mida toidab supermassiivne must auk. Gravitatsiooniläätsede tõttu võib korraga ilmneda mitu kvaasari pilti. Mõõtes nende piltide virvendust, on teadlased tuvastanud ajakohastatud Hubble'i konstandi 73,3 kilomeetrit sekundis megaparsi kohta. Samal ajal ei teadnud teadlased kuni viimaseni võimalikku tulemust, mis välistab pettuse võimaluse.
Hubble'i konstandi mõõtmise tulemus, mis tekkis gaasi pöörlemisel musta augu ümber, oli 74 kilomeetrit sekundis megaparsi kohta. Muud meetodid andsid megaparsi kohta 76,5 ja 73,6 kilomeetrit sekundis. Probleeme tekitab ka mateeria jaotuse mõõtmine universumis, kuna gravitatsiooniline lääts annab teistsuguse väärtuse kui mikrolaine fooni mõõtmine.
Kui selgub, et lahknevus ei ole tingitud mõõtmisvigadest, on kõigi uute olemasolevate andmete selgitamiseks vaja uut teooriat. Üks võimalik lahendus on muuta tumeda energia kogust, mis põhjustab universumi kiiret laienemist. Ehkki enamik teadlasi pooldab füüsika värskendamata jätmist, on probleem endiselt lahendamata.
PS
Kuid umbes see, mida me näeme * (teleskoopide ja instrumentide abil), pole pikkade kustunud tähtede valguses küsimus, kuid miks?
Lõppude lõpuks jõuab tähe valgus, mis jõuab meile õigeaegselt - võite arvestada.. (arvutada) mitte täpselt, vaid umbes. See tähendab, et see, mida näeme juba täna näiliselt ereda tähe asemel, võib olla lihtsalt tühi koht. Tähte enam pole ja me jälgime selle valgust.
Universaalsete vahemaade mõistmiseks vaadake seda videomaterjali:
Istud ja mõtled pärast nende videote vaatamist, aga kes me oleme, mis me oleme?
Me arvame
Me usume, et …
Me saame aru
Ee..
Autor: Slavik Yablochny
