Нақтылау жылдамдығын кеңейту Ғаламның әкелуі мүмкін жаңа физика

Бұл 1990-шы жылдардың. Обсерватория. Карнеги Пасадене Калифорния штаты, опустела рождестволық демалыстар. Венди Фридман, бір кітапханада еңбек етті үстінен үлкен және тернистой проблема: жылдамдығы кеңейту Ғаламның. Карнеги атындағы берекелі топырақ үшін осындай жұмыстар. Мұнда 1929 жылы Эдвин Хаббл алғаш рет көрдім алыс галактика, улетающие қайтарам жылғы көтеріледі, подпрыгивая сыртқы толқынында расширяющегося кеңістік. Жылдамдығы, бұл ағыны деп атала бастады тұрақты Хаббла.

Тыныш жұмысы Фридман көп ұзамай тоқтаған кезде кітапханаға өңірін бұзып-жарып әріптесі астрономы Аллан Сэндидж, ғылыми мұрагері Хаббла, ол ондаған жылдар бойы ережесін және уточнял тұрақты Хаббла, дәйекті түрде қорғап баяу қарқыны кеңейту. Фридман бірі соңғы қорғады неғұрлым жоғары қарқыны, және Сэндидж көрдім оның еретическое зерттеу.

"Ол да күлді", деп еске алады Фридман, енді жұмыс істейтін Чикагском университеті Иллинойс, "сол кезде маған түсінді, - деп қалды біз екеуміз тұтастай алғанда ғимаратта орналасқан. Мен жасады қадам бұрын ойладым, бұл біз емес, ең қолайлы облыстардың бірі.

Бұл қарама-қайшылық поутихло, бірақ мүлдем. Сэндидж қайтыс болды, 2010 жылы, және сол уақытта көптеген астрономдардың қазақстандықтардың тұрақты Хаббла тар диапазонында. Алайда, жаңа деректер, сөзсіз ұнады еді өзіне Сэндиджу", - дейді пайдасына қатар, бұл хаббл тұрақтысы 8% - ға төмен жетекші саны. Дерлік жүз жыл астрономдар вычисляли оны мұқият измеряя қашықтық жақын бізге бөліктері ғаламның және продвигаясь барлық оқу және оқу. Бірақ жақында астрофизика өлшенген тұрақты сыртынан негізге ала отырып, карталар ғарыш микротолқынды фон (CMB), ала қалдық жарықтанудың Үлкен Жарылыстың ол болды фоны үшін көрінетін бөлігінің Ғаламның. Қабылдау туралы болжамдар қалай тяни-толкайка энергия мен материяның Әлемнің патентпен жұмыс қарқыны ғарыш кеңейту бері қалыптасты ғарыш микроволновый фон, астрофизика қарызға алатын өз карталарын және ұйымдастыру мүмкіндігімен тұрақты Хаббла қазіргі заманғы жергілікті Ғаламның. Сандар сәйкес келуі тиіс. Бірақ олар сәйкес келмейді.

Бәлкім, бір тәсілдер бар нәрсе дұрыс емес. Екі жақтан іздейді кемшіліктер әдістері және тағы да басқа аға фигуралар сияқты Фридман, асығады ұсынуға меншікті ұсыныстар. "Біз білмейміз, қай жаққа барлық бұл әкеледі", - дейді Фридман.

Бірақ егер келісімге қол жеткізілмесе, бұл трещиной арналған небосводе қазіргі заманғы космология. Бұл білдіруі мүмкін, бұл қазіргі теориялары жоқ әлдебір ингредиент араласқан арасындағы осы және ежелгі өткен, вплетаясь тізбекке өзара CMB бастап осы тұрақты Хаббла. Егер бұл осылай болса, онда тарих қайталанып отырады. 1990-шы жылдары Адам Рисс, қазіргі уақытта астрофизик Университетінің Джон Хопкинс " Балтиморе, Мэриленд штаты, басқарды топтарының біреуін ашқан қараңғы энергиясын, отталкивающую күші, ол жылдамдатады кеңейту Ғаламның. Бұл факторлардың бірі, ол есеп айырысу CMB назар аударуы керек.

Енді команда Рисса іздестіру тұрақты Хаббла жақын жатқан кеңістікте және одан тыс. Оның мақсаты ғана емес, анықтау үшін саны және нақтырақ байқай, өзгереді, ол уақыт өте келе осылайша, тіпті қараңғы энергия мүмкін емес, бұл түсіндіру. Әзірге ол нашар түсінеді, қандай мүмкін жетіспейтін фактор. Мен оған өте қызық, сол болады.

1927 жылы Хаббл шегінен шығып, индикаторлар, қаруланып ең үлкен сол телескоппен әлемде 2,5 метрлік телескоппен Гукера, ол тұрды тауында Вилсон үстінен Пасаденой. Ол сфотографировал әлсіз спираль дақтар, олар белгілі бізге галактика, және өлшеген, қызарып, оларды жарықтың шамасына қарай оларды доплеровского ығысу - ұзын толқындармен жарық. Салыстыра қызыл ығысуы галактикалар, олардың жарықтығы, Хаббл келді любопытным тұжырымдар: тусклее және, болжам бойынша, оқу өткізілді галактика, тезірек ол удалялась. Демек, Әлем кеңеюде. Және, демек, Ғаламның бар түпкі жасы, санау басталған Үлкен Жарылыс.

Ғарыш қарама-қайшылық

атты тақырыпта әдеби-сазды тұрақты Хаббла және қарқынын кеңейту Ғаламның заиграл жаңа күшпен. Астрономдар келіп белгілі бір санына пайдалана отырып, классикалық әдістемесі "баспалдақтар қашықтық", немесе астрономиялық бақылаулар жергілікті ғаламның. Бірақ осы мәндер конфликтуют с космологиялық тізімі, бағалары, жасалған негізінде карт ерте ғаламның және подвязанными - бүгінгі күні. Бұл дау бұл өсім ғаламның мүмкін подпитывать жетіспейтін ингредиент.

анықтау Үшін жылдамдығы кеңейту және тиісті тұрақты — Хабблу керек болатын нақты дейінгі арақашықтық галактиканың ғана емес, салыстырмалы негізделген, олардың көрінетін жарықтық. Сондықтан ол бастады процесс құру дистанционды сатылар — Сыныпқа дейінгі Жол көрші галактиканың қарай, ең шекарасына расширяющегося кеңістік. Әр саты баспалдақтары тиіс откалибрована "стандартты шырағы": объектілері, смещаются, пульсируют, вспыхивают немесе айнала осылайша, үшін дәл қалай алыс олар.

Бірінші саты болып көрінген жеткілікті сенімді: айнымалы жұлдыздар деп аталатын цефеидами, олар арттыруда және жарықтығын төмендетеді өткеннен кейін бірнеше күн немесе апта. Ұзындығы бұл цикл көрсетеді ішкі жарықтығы жұлдыз. Салыстыра наблюдаемую жарықтығы цефеиды жарықтығы, шығыс, оның тербеліс, Хаббл еді рассчитать арақашықтық оған дейін. Телескоп Маунт-Вилсонидеясы-сынып оқушысы илья немеренконы құттықтаймыз бірнеше цефеид жақын галактиках. Үшін алыс галактикалар ол ұйғарған, бұл жарқын жұлдыз, олардың бірдей ішкі жарықтық. Тіпті ең алыс галактиках қарастырған Хаббл, стандартты шамдар, біртекті светимостью.

Әлбетте, бұл болжамдар емес, ең үздік. Бірінші жарияланған Хабблом тұрақты құраған 500 шақырым секундына мегапарсек — яғни, әрбір 3,25 миллион жарық жыл, ол заглядывал ғарыш, Ғалам ұлғайып отырған расталкивала-ден 500 км-секундына тезірек. Бұл саны кәпір және подразумевало, бұл Ғаламның барлығы 2 миллиард жыл, яғни шамамен жеті есе аз болып саналады. Бірақ бұл тек басы ғана.

1949 жылы құрылысы аяқталды 5,1-метрлік телескоп " Паломаре оңтүстік Калифорния — уақыт, қашан Хаббла настиг жүрек ұстамасы. Ол берді мантию Сэндиджу, козырному бақылаушыға, келесі онжылдықта таныта отырып, фотографиялық пластинкалар түнгі сессия жұмыс істей отырып, тауар өндірушілердің аппарат телескоптың, дрожа суықтан және нуждаясь үзілістерде.

ең жоғары рұқсат Паломара және жоғары светособирательной күшпен Сэндидж алды выудить цефеиды-дан астам алыс галактикалар. Ол сондай-ақ түсіндім, бұл жарқын жұлдыз Хаббла, мәні бүтін жұлдызды скоплениями. Олар жарқын өзінің табиғаты бойынша, және, демек, көп оқу, көп ойладым, Хаббл, және басқа да түзетулер подразумевало әлдеқайда төмен тұрақты Хаббла. 1980-ші жылдар Сэндидж ерекше тоқталып өтті 50, ол нью отстаивал. Бір оның ең танымал қарсыластарының, француз астрономы Жерар де Вокулер, ұсындым мәні 50. Ең маңызды параметрлердің космология разбегался осыдан екі есе өсті.

1990-шы жылдардың Фридман, үкімет жәбірлеу Сэндиджа, алдына тиіспіз головоломку көмегімен жаңа құралды, словно әдейі құрылған жұмыс: ғарыш телескоп Хаббла. Оның нақты көзқарас үстінен атмосфераның мүмкіндік берді командасы Фридман анықтауға жекелеген цефеиды 10 есе қарағанда одан әрі Сэндиджу алдық бастап Паломаром. Кейде осы галактиках болды цефеиды, сонымен қатар неғұрлым жарқын маяктар — сверхновые үлгідегі Ia. Бұл взрывающиеся ақ ергежейлі жұлдыз көрініп арқылы ғарыш және вспыхивают тұрақты және максималды жарықтығы. Откалиброванные бойынша цефеидам, сверхновые пайдаланылуы мүмкін өздері үшін зондтау ең алыс шегінен ғарыш. 2001 жылы команда Фридмана сузила тұрақты Хаббла 72-ге дейін плюс-минус 8-положило соңына бөлу Сэндиджа және де Вокулера. "Мен истощена", - дейді ол. "Ойладым ешқашан қайтып келемін жұмысына тұрақты Хаббла".

Эдвин Хаббл

Бірақ кейін пайда болды физик, тауып алып, тәуелсіз есептеу тәсілі тұрақты Хаббла көмегімен ең далекого және аралас қызыл спектрін бөлігі — микротолқынды фон. 2003 жылы зонд WMAP жариялады бірінші картасын, онда көрсетті спектрлер тербеліс температура CMB. Бұл карта ұсынды емес стандартты шамға, ал стандартты өлшемі: суретті ыстық және суық дақ бастапқы супе құрылатын дыбыстық толқынмен, рябью прокатывались барлық белгілі Ғаламның.

бірнеше жорамалдар ингредиенттері туралы осы сорпада түрінде таныс бөлшектердің, атомдар мен фотондар, кейбір қосымша невидимых заттар сияқты қараңғы материяның және қараңғы энергиясын командасы WMAP табысын есептеу физикалық мөлшері осы бастапқы дыбыстық толқындар. Оны салыстыруға болады кажущимся өлшемі дыбыстық толқындардың жазылған пятнах CMB. Бұл салыстыру берді дейінгі қашықтық микротолқынды фон мәні мен жылдамдығын кеңейту Ғаламның сол нақты түпкі сәтінде. Жасап, болжамдар, жай бөлшектер, қараңғы энергия мен қара материя содан бері өзгертті кеңейту командасы WMAP тәртібіне әкелуі тұрақты шамаға сәйкес оның ағымдағы жылдамдықпен үдеу. Бастапқыда олар қоқыс мәні 72 сәйкес деп тапты Фридман.

Бірақ содан бері астрономиялық өлшеу тұрақты Хаббла көрсетті жоғары маңызы бар, дегенмен қателігі төмендеді. Соңғы жарияланымдар Рисс алға шықты пайдалана отырып, инфракрасную камераны белгіленген 2009 жылы телескопта Хаббла, ол мүмкін қалай анықтауға дейінгі арақашықтық цефеид индикаторлар және бөлу, олардың ең алыс, қызыл туыстарының арасында көк жұлдыздар, олар жай қоршап цефеиды. Соңғы нәтиже берген командасы Рисса — 73,24.

сонымен қатар, миссия Планк (ЕКА), ол көрсетті CMB жоғары рұқсат және жоғары температуралық дәлдікпен маңызына 67,8. Заңдары бойынша статистика, осы екі шаманың бос орынмен бөлінген 3,4 сигма — 5 сигма, физика бөлшектер туралы айтады елеулі, бірақ дерлік. "Бұл қиын түсіндіруге статистикалық қателік", дейді Чак Беннет, астрофизик университетінің Джон Хопкинс, руководивший командасымен WMAP.

Әрбір тарап тычет саусақпен басқа. Георг Эфстатиус, жетекші космолог командада Планк Кембридж университетінің дейді, бұл Планк "мүлдем незыблемы". Балғын нәтижелерін талдау Планк 2013 жылы итермелеген оның ой салады. Ол загрузил деректер Рисса жариялады меншікті талдау неғұрлым төмен және одан кем дәл, тұрақты Хаббла. Ол деп санайды н нащупали "лас" сатысы болады.

бар астрономдар бекітеді, не өндіреді нақты өлшеу қазіргі заманғы Әлемнің, өйткені өлшеу әдісі CMB полагается көптеген космологиялық болжамдар.Егер олар шелер, дейді олар, неге сол кезде өзгерту емес космологию? Оның орнына "Георг Эфстатиус шығады дейді, бірақ, бара жатырмын қайта ойлау сіздің барлық деректер", дейді Барри Мадор бірі Чикагского университеті, күйеуі және әріптесі Фридман 1980-шы жылдардың. Не істеу керек? Керек разрубить гордиев узел.

Венди Фридман деп есептеді, оны зерттеу 2001 жылғы анықтағандай тұрақты Хаббла, бірақ даулар разгорелись жаңа күшпен.

тарапқа астрономдардың бар әдісі деп аталатын гравитациялық линзирования. Айналасында массивті галактика өзі гравитация бұрмалайды кеңістік құра отырып, алып линзу мүмкін искажать жарық, indo жылғы далекого жарық көзінен, мысалы, квазара. Егер тегістеу линзалар және квазара болады белгілі, жарық бірнеше дорожкам устремится Жерге жасайды көптеген суреттер линзирующей галактика. Егер жөні келсе, квазар өзгереді жарықтық, яғни мерцать. Әрбір клонированное бейнесі де болады мерцать, бірақ бір мезгілде, өйткені сәулелері жарық әрбір суретті таңдайды әртүрлі жолдары арқылы бұрмаланған кеңістік. Бұл мерцаниями көрсетеді айырмашылықты ұзындығында жолдарын; совместив олардың мөлшері галактика, астрономдар пайдалана алады тригонометрия есептеу үшін абсолютті қашықтыққа дейін линзирующей галактика. Тек үш галактика болды мұқият өлшенген осылайша тағы алты оқытылады осы. Қаңтар айының соңында астрофизик Шерри Сую Институты астрофизика Планк Германия мен оның әріптестері жарияладық өздерінің ең үздік есеп айырысулар тұрақты Хаббла. "Біздің өлшеу сәйкес келеді тәсілге баспалдақтар қашықтық", - дейді Сую.

сонымен қатар космологи да мүмкіншілігіміз бар " жегінде: барионные акустикалық тербелістер (БАО). Шамасына қарай, Әлем взрослеет, сол дыбыстық толқындар, яғни басылуы арналған CMB қалдырды ұйыған материяның өскен галактические жиналуы. Орналасуы галактиканың аспанда сақтап, изначальные ара дыбыстық толқындар, және, бұрынғыдай, салыстыру айқын картиналар оны есептеу нақты көлемі қашықтықты анықтайды. Ретінде және әдісі CMB, әдісі БАО жасауға мүмкіндік береді космологическое болжам. Бірақ соңғы бірнеше жылда ол қолдайды маңызы бар тұрақты Хаббла деңгейінде Планком. Төртінші итерация Sloan Digital Sky Survey, жаһандық тексеру аспан құрайтын галактическую картасын нақтылауға көмектеседі, бұл өлшеу.

Бұл команданың жетекші үшін күресті баспалдақты қашықтық және CMB, жай ғана күтеді басқа да тәсілдерін дауды шешу. Нығайту үшін іргетас дистанционды сатылар, қашықтықты дейін цефеид " Млечном Жолдары миссиясы Gaia Еуропалық ғарыш агенттігінің тырысады дәл анықтауға дейінгі арақашықтық миллиард әр түрлі жақын жұлдыздар қоса алғанда, цефеиды. Gaia, ол орбитада жанында Күн шегінен тыс Жерлерге пайдаланады, ең сенімді шаралар: параллакс, немесе кажущееся ығысуы жұлдыздар қатысты көктегі фон кезде ғарыш аппараты жетеді қарама-қарсы нүктелер өз орбитаның. Кезде 2022 жылы шығарылған толық деректер жиынтығы Gaia, ол береді қосымша топыраққа сенімділік үшін астрономдардың. Рисс қазірдің өзінде табылған осы анықтамаға пайдасына өзінің жоғары тұрақты Хаббла, қашан пайдаланды алдын ала нәтижелері Gaia.

Космологи де үміттенеді бекітіп, өз көмегімен өлшеу космологического телескоп " Атакаме Чили және телескоп Оңтүстік полюс, ол жоғары дәлдікті тексеру нәтижелері Планк. Және егер нәтижелері бас тартады сходиться, содан кейін жабу бос орын попытаются теоретиктер. "Жақсы үлгі разбивается. Растау үлгісі — бұл қызық емес".

Мысалы, болар еді қосу қосымша бөлшекті Стандартты моделі Әлемнің. CMB ұсынады бағалауды жалпы энергетикалық бюджеттің кейін көп ұзамай Үлкен Жарылыстың ол бөлінген материя және высокоэнергетическое сәуле шығару. Бұл атақты формуласын баламалылығы Эйнштейннің E = mc², энергия қолданылды ретінде материя, баяулату кеңейту кеңістік өз гравитацией. Бірақ материя — неғұрлым тиімді тежегіш. Уақыт өте келе, сәуле — жарық фотоны басқа да жеңіл бөлшектер сияқты нейтрино — остывали және жоғалтқан энергиясы, гравитациялық әсері ослабевало.

қазіргі кезде белгілі үш түрі және нейтрино. Егер өмір сүрді төртінші, көздеген кейбір теоретиктер, жағында сәулелену изначальном энергетикалық бюджеті ғаламның болды сәл көп, және рассеивалась еді бұл бөлігі тез. Бұл, өз кезегінде, білдіреді болар еді, бірақ ерте ғалам әдебиетті тезірек предсказывает тізімі ингредиенттер қазіргі заманғы космология. Келешекте бұл қосымша еді помирить екі түрлі нәтиже. Бірақ детекторлар және нейтрино әзірге анықтады ешқандай намеков арналған нейтрино төртінші типті, сондай-ақ басқа өлшеу Планкасы шектеді жалпы көлемі артық сәуле.

тағы бір нұсқа — деп аталатын фантомная темная энергия. Осы космологические моделін білдіреді астында қараңғы энергиясын тұрақты күші. Егер темная энергия айналады күшті уақыт өте келе, ол еді неге артқандығын түсіндірді ғарыш бүгін кеңейіп, тезірек болар еді, ойланып қарап ерте Әлемнің. Алайда вариативтік темная энергия, меніңше, мүлдем артық. Космологи және астрофизика lean, сол проблемаларды тезірек қолданыстағы әдістері, жаңа физика.

Фридман ойынша, жалғыз шешім — өртпен күресуге өрт — жатыр жаңа байқаулар Ғаламның. Бірге Мадором олар дайындалады өткізу жеке өлшеу, откалиброванное ғана емес цефеидам, бірақ және басқа датүрі айнымалы жұлдыздар және жарқын қызыл гигантам. Алдағы үлгілері болады зерделеу кезінде көмек автоматты телескоп ені 30 сантиметр, ал алыс көмектеседі зерттеуге ғарыштық телескопы Хаббл және Спитцер. Раз уж " аэропортының совладать с күңгірт және буйствующим Сэндиджем, ол дайын жауап беруге батыл шақыру командасының Планк және Рисса.

"бұл біз емес, дұрыс айтасыз. Несі бар, біз көреміз", — деп әзілдейді ол.