Kako so največjo skrivnost vesolja razkropili znanstveniki z vsega sveta.
Kozmologi se soočajo z resno znanstveno težavo, ki kaže na nepopolnost človekovega znanja o vesolju. Kompleksnost zadeva tako navidezno trivialno stvar kot hitrost širjenja Vesolja. Dejstvo je, da različne metode nakazujejo različne pomene - in zaenkrat nihče ne zna razložiti nenavadnega neskladja.
Kozmična skrivnost
Trenutno standardni kozmološki model "Lambda-CDM" (ΛCDM) najbolj natančno opisuje evolucijo in strukturo vesolja. Po tem modelu ima vesolje nonroro pozitivno kozmološko konstanto (lambda izraz), ki povzroča pospešeno širitev. Poleg tega ΛCDM pojasnjuje opaženo strukturo CMB (kozmično mikrovalovno ozadje), porazdelitev galaksij v vesolju, obilje vodika in drugih svetlobnih atomov ter zelo hitrost vakuumske ekspanzije. Vendar pa lahko resno neskladje stopnje razširitve kaže na potrebo po korenitih spremembah modela.
Teoretična fizičarka Vivian Poulin iz Francoskega nacionalnega centra za znanstveno raziskovanje in Laboratorij za vesolje in delce v Montpellieru trdi, da to pomeni naslednje: v mladem vesolju se je zgodilo nekaj pomembnega, česar še ne vemo. Morda je bil to pojav, povezan z neznano vrsto temne energije ali novo vrsto subatomskih delcev. Če model upošteva, bo neskladje izginilo.
Na robu krize
Promocijski video:
Eden od načinov za določitev stopnje širjenja vesolja je preučevanje mikrovalovnega ozadja - reliktno sevanje, ki se je pojavilo 380 tisoč let po velikem udaru. ΛCDM se lahko uporabi za izhajanje Hubble konstante z merjenjem velikih nihanj v CMB. Izkazalo se je, da znaša 67,4 kilometra na sekundo za vsak megaparsec, ali približno tri milijone svetlobnih let (pri takšni hitrosti se objekti, ki so na ustrezni razdalji, oddaljijo drug od drugega). V tem primeru je napaka le 0,5 kilometra na sekundo na megaparsec.
Če dobimo približno isto vrednost z drugačno metodo, potem bo to potrdilo veljavnost standardnega kozmološkega modela. Znanstveniki so izmerili navidezno svetlost standardnih sveč - predmetov, katerih svetilnost je vedno znana. Takšni predmeti so na primer supernovee tipa Ia - beli palčki, ki ne morejo več absorbirati snovi iz velikih spremljevalnih zvezd in eksplodirati. Po navidezni svetlosti standardnih sveč lahko določite razdaljo do njih. Vzporedno lahko merite rdeč premik supernov, to je premik valovnih dolžin svetlobe v rdeče območje spektra. Večji kot je rdeč premik, večja je hitrost odstranjevanja predmeta od opazovalca.
Tako je mogoče določiti hitrost širjenja vesolja, ki se v tem primeru izkaže za 74 kilometrov na sekundo za vsak megaparsec. To se ne ujema z vrednostmi, pridobljenimi iz ΛCDM. Vendar je malo verjetno, da napaka merjenja lahko razloži neskladje.
Po besedah Davida Grossa s Kavlijskega inštituta za teoretično fiziko na kalifornijski univerzi v Santa Barbari v fiziki delcev takšno neskladje ne bi imenovali problem, ampak kriza. Vendar se številni znanstveniki s to oceno niso strinjali. Situacijo je zapletla druga metoda, ki prav tako temelji na preučevanju zgodnjega Vesolja, in sicer barionskih zvočnih nihanj - nihanj v gostoti vidne snovi, ki zapolnjujejo zgodnji Vesolje. Te vibracije povzročajo plazemski zvočni valovi in so vedno znanih dimenzij, zaradi česar so videti kot standardne sveče. V kombinaciji z drugimi meritvami dajejo Hubble konstanto skladno z ΛCDM.
Nov model
Obstaja možnost, da so znanstveniki naredili napako z uporabo supernov tipa Ia. Če želite določiti razdaljo do oddaljenega predmeta, morate zgraditi lestev na daljavo.
Prvi korak te lestve so cefeidi - spremenljive zvezde z natančnim razmerjem med obdobjem svetilnosti. S pomočjo cefeidov lahko določite razdaljo do najbližjih supernov tipa Ia. V eni od raziskav so namesto cefeidov uporabili rdeče orjake, ki v določeni življenjski dobi dosežejo svojo največjo svetlost - enako je za vse rdeče velikane.
Kot rezultat tega se je izkazalo, da je stalnica Hubble enaka 69,8 kilometra na sekundo na megaparsec. Ni krize, pravi Wendy Freedman z univerze v Chicagu, ena od avtoric prispevka.
Toda tudi ta izjava je bila postavljena pod vprašaj. Sodelovanje H0LiCOW je izmerilo Hubble konstanto z gravitacijskim lečanjem, učinek, ki se pojavi, ko masivno telo upogne žarke, ki prihajajo iz oddaljenega predmeta za njim. Slednji so lahko kvazarji - jedra aktivnih galaksij, ki jih napaja supermasivna črna luknja. Zaradi gravitacijskih leč se lahko hkrati pojavi več slik enega kvazarja. Znanstveniki so z merjenjem utripanja teh slik dobili posodobljeno Hubblovo konstanto 73,3 kilometra na sekundo na megaparsec. Hkrati znanstveniki do zadnjega niso poznali možnega rezultata, ki izključuje možnost goljufije.
Rezultat merjenja Hubble konstante iz naravnih maserjev, ki nastane pri vrtenju plina okoli črne luknje, je bil 74 kilometrov na sekundo na megaparsec. Druge metode so dale 76,5 in 73,6 kilometra na sekundo na megaparsec. Težave se pojavljajo tudi pri merjenju porazdelitve snovi v vesolju, saj gravitacijsko lečo daje drugačno vrednost v primerjavi z meritvami mikrovalovnega ozadja.
Če se izkaže, da odstopanje ni posledica merilnih napak, bo potrebna nova teorija, ki bo pojasnila vse trenutno razpoložljive podatke. Ena izmed možnih rešitev je sprememba količine temne energije, zaradi katere se vesolje hitro širi. Čeprav se večina znanstvenikov zavzema za to, da ne posodablja fizike, težava ostaja nerešena.
PS
Toda o tem, kar vidimo * (s pomočjo teleskopov in instrumentov), svetloba dolgih ugaslih zvezd ne pride v poštev, ampak zakaj?
Konec koncev, svetloba zvezde, ki prihaja k nam pravočasno - lahko računate.. (izračunajte) ne točno, ampak približno. To je tisto, kar že danes vidimo na mestu svetle zvezde, morda le prazen prostor. Zvezde ni več in opazujemo njeno svetlobo.
Če želite razumeti univerzalne razdalje, si oglejte to video gradivo:
Sedite in razmišljate po ogledu teh videoposnetkov, toda kdo smo, kaj smo mi?
Mislimo
Verjamemo, da …
Razumemo
Ehh..
Avtor: Slavik Yablochny