Cum cel mai mare mister al Universului i-a pus pe oameni de știință din întreaga lume.
Cosmologii se confruntă cu o problemă științifică serioasă, ceea ce indică imperfecțiunea cunoștințelor umane despre Univers. Complexitatea privește un lucru atât de banal, precum rata de expansiune a Universului. Cert este că diferite metode indică semnificații diferite - și până acum nimeni nu poate explica discrepanța ciudată.
Misterul cosmic
În prezent, modelul cosmologic standard „Lambda-CDM” (ΛCDM) descrie cel mai precis evoluția și structura universului. Conform acestui model, universul are o constantă cosmologică pozitivă zero (termen lambda) care determină o expansiune accelerată. În plus, ΛCDM explică structura observată a CMB (fundal cosmic cu microunde), distribuția galaxiilor în Univers, abundența de hidrogen și alți atomi de lumină și rata însăși de expansiune a vidului. Cu toate acestea, o discrepanță gravă a ratei de expansiune poate indica necesitatea unei schimbări radicale a modelului.
Fizicianul teoretic Vivian Poulin de la Centrul Național de Cercetare Științifică din Franța și Laboratorul pentru Univers și Particule din Montpellier susține că aceasta înseamnă următoarele: ceva important s-a întâmplat în universul tânăr despre care nu știm încă. Poate că acesta a fost un fenomen asociat cu un tip necunoscut de energie întunecată sau un nou tip de particule subatomice. Dacă modelul îl ține cont, discrepanța va dispărea.
În pragul unei crize
Video promotional:
Unul dintre modurile de a determina rata de expansiune a Universului este studierea fundalului cu microunde - radiația relictă, care a apărut la 380 de mii de ani după Big Bang. ΛCDM poate fi utilizat pentru a obține constanta Hubble măsurând fluctuații mari în CMB. S-a dovedit a fi egală cu 67,4 kilometri pe secundă pentru fiecare megaparsec, sau aproximativ trei milioane de ani-lumină (la o asemenea viteză obiecte care sunt la distanță la distanța corespunzătoare se diverge unul de celălalt). În acest caz, eroarea este de doar 0,5 kilometri pe secundă pe megaparsec.
Dacă obținem aproximativ aceeași valoare folosind o metodă diferită, atunci aceasta va confirma validitatea modelului cosmologic standard. Oamenii de știință au măsurat luminozitatea aparentă a lumânărilor standard - obiecte a căror luminozitate este întotdeauna cunoscută. Astfel de obiecte sunt, de exemplu, supernovele de tip Ia - pitici albe care nu mai pot absorbi materia din stelele mari de companie și explodează. Prin luminozitatea aparentă a lumânărilor standard, puteți determina distanța până la acestea. În paralel, puteți măsura redshift-ul supernovelor, adică trecerea lungimilor de undă a luminii către regiunea roșie a spectrului. Cu cât redshift-ul este mai mare, cu atât este mai mare viteza cu care obiectul este scos din observator.
Astfel, devine posibil să se determine rata de expansiune a Universului, care în acest caz se dovedește a fi egală cu 74 de kilometri pe secundă pentru fiecare megaparsec. Aceasta nu se potrivește cu valorile obținute de la ΛCDM. Cu toate acestea, este puțin probabil ca o eroare de măsurare să explice discrepanța.
Potrivit lui David Gross de la Kavli Institute for Theoretical Physics de la Universitatea din California, Santa Barbara, în fizica particulelor, o astfel de discrepanță nu ar fi numită problemă, ci criză. Cu toate acestea, o serie de oameni de știință nu au fost de acord cu această evaluare. Situația a fost complicată de o altă metodă, care se bazează și pe studiul Universului timpuriu, și anume, oscilațiile acustice baryonice - oscilații în densitatea materiei vizibile care umple Universul timpuriu. Aceste vibrații sunt cauzate de unde acustice plasmatice și sunt întotdeauna de dimensiuni cunoscute, făcându-le să pară lumânări standard. Combinate cu alte măsurători, acestea conferă constantei Hubble în concordanță cu ΛCDM.
Model nou
Există posibilitatea ca oamenii de știință să fi greșit folosind supernovele de tip Ia. Pentru a determina distanța până la un obiect îndepărtat, trebuie să construiți o scară de distanță.
Primul pas al acestei scări este Cepheids - stele variabile, cu o relație exactă între timp și luminozitate. Folosind Cepheids, puteți determina distanța până la cel mai apropiat tip supernove Ia. Într-unul dintre studii, în loc de Cefeide, s-au folosit uriași roșii, care într-un anumit stadiu al vieții ating luminozitatea lor maximă - este același pentru toți giganții roșii.
Drept urmare, constanta Hubble s-a dovedit a fi egală cu 69,8 kilometri pe secundă pe megaparsec. Nu este nicio criză, spune Wendy Freedman de la Universitatea din Chicago, unul dintre autorii lucrării.
Dar această afirmație a fost pusă și în discuție. Colaborarea H0LiCOW a măsurat constanta Hubble folosind lentilele gravitaționale, efect care se produce atunci când un corp masiv îndoaie razele care provin de la un obiect îndepărtat din spatele său. Acesta din urmă ar putea fi quasari - nucleele galaxiilor active alimentate de o gaură neagră supermasivă. Datorită lentilelor gravitaționale, mai multe imagini ale unui quasar pot apărea simultan. Măsurând pâlpâirea acestor imagini, oamenii de știință au derivat o constantă Hubble actualizată de 73,3 kilometri pe secundă pe megaparsec. În același timp, oamenii de știință până la ultimul moment nu au știut posibilul rezultat, ceea ce exclude posibilitatea unei fraude.
Rezultatul măsurării constantei Hubble din masele naturale formate atunci când gazul se rotește în jurul unei găuri negre a fost de 74 de kilometri pe secundă pe megaparsec. Alte metode au dat 76,5 și 73,6 kilometri pe secundă pe megaparsec. Probleme apar și în măsurarea distribuției materiei în Univers, deoarece lentilele gravitaționale oferă o valoare diferită în comparație cu măsurătorile fundalului cu microunde.
Dacă se dovedește că discrepanța nu se datorează erorilor de măsurare, atunci o nouă teorie va fi necesară pentru a explica toate datele disponibile în prezent. O soluție posibilă este schimbarea cantității de energie întunecată care face ca universul să se extindă rapid. Deși majoritatea oamenilor de știință sunt în favoarea de a face fără actualizarea fizicii, problema rămâne nesoluționată.
PS
Dar despre ceea ce vedem * (cu ajutorul telescoapelor și instrumentelor), lumina stelelor îndelung stinse este de sub semnul întrebării, dar de ce?
La urma urmei, lumina unei stele care vine la noi la timp - puteți număra.. (calculați) nu exact, ci aproximativ. Adică, ceea ce vedem în locul unei stele aparent strălucitoare, azi, poate fi doar un spațiu gol. Steaua nu mai este acolo și îi observăm lumina.
Pentru a înțelege distanțele universale, urmăriți acest material video:
Stai și te gândești după ce ai vizionat aceste videoclipuri, dar cine suntem NOI, ce suntem NOI?
Noi gândim
Noi credem că …
Înțelegem
Ehh..
Autor: Slavik Yablochny
