Prędkość rozszerzania się Wszechświata pod dużym znakiem zapytania. Dlaczego fizycy nie radzą sobie?

Następnym razem, kiedy będziesz jeść ciasto z jagodami, pomyśl o tym, co się stało z jagodami w cieście w trakcie wypieku słodkości. Borówka leżała w jednym miejscu, ale w miarę rozwoju bułeczki jagody zaczęli oddalać się od siebie. Gdyby można było stanąć na jedną ягодку, można zobaczyć, jak wszystkie inne oddalają się od ciebie, ale tak będzie sprawiedliwie i każdy inny jagód, którą wybierzesz. W tym sensie galaktyki podobne do jagody w ciastku.

Od chwili Wielkiego Wybuchu Wszechświat nieustannie się rozszerza. Dziwny fakt jest taki, że nie ma jedynego miejsca, z którego rozszerza się Wszechświat — raczej wszystkie galaktyki (średnio) są usuwane od innych. Z naszego punktu widzenia w galaktyce Droga Mleczna będzie się wydawać, że większość galaktyk oddala się od nas — jako że jesteśmy w centrum naszego булочкоподобной wszechświata. Ale spójrzcie na to z innej galaktyki — i widok będzie dokładnie taki sam.

Aby jeszcze bardziej mylić, nowe badania pokazują, że tempo rozszerzania się Wszechświata może być różna w zależności od tego, jak daleko wstecz w czasie patrzysz. Nowe dane opublikowane w Astrophysical Journal", wskazują na to, że nadszedł czas, aby ponownie ocenić nasze rozumienie kosmosu.

Zagadka Hubble ' a

Kosmologów charakteryzują rozszerzanie się Wszechświata prosty ustawy — prawo Hubble 'a (nazwany na cześć Edwina Hubble' a). Prawo Hubble ' a — to obserwacja tego, co bardziej odległe galaktyki są usuwane szybciej. To znaczy, że bliskie galaktyki poruszają się stosunkowo wolno.

Związek między prędkością i odległością do galaktyki są określane "stałej Hubble 'a" — 70 km/s/Mpc. To znaczy, że galaktyka odchodzi na około 90 000 km na godzinę na każdy milion lat świetlnych odległości od nas.

To jest rozszerzenie Wszechświata, kiedy najbliższe galaktyki są usuwane wolniej odległych galaktyk, oczekuje się od równomiernie rozwijającej kosmosu z ciemną energią (niewidzialną siłą, która przyspiesza rozszerzanie się Wszechświata) i ciemną materią (nieznanego i niewidzialnego formy materii, której pięć razy więcej niż zwykle). To samo można zaobserwować w ciastku z jagodami.

Historia pomiar stałej Hubble ' a jest pełna wyzwań i nieoczekiwanych rewelacji. W 1929 roku sam Hubble ' a uważał, że jej wartość powinna być około 600 000 km na godzinę na milion świetlnych lat — około dziesięć razy więcej, niż mierzy teraz. Próby dokładnie zmierzyć stałą Hubble ' a na przestrzeni lat doprowadziły do przypadkowe odkrycie ciemnej energii. Wyszukiwanie informacji o tym tajemniczym rodzaju energii, na który przypada 70% energii we Wszechświecie, inspirowane uruchomienie najlepszego kosmicznego teleskopu na świecie (w tej chwili), nazwanego tak na cześć Hubble ' a.

Problem w tym, że wyniki dwóch najbardziej dokładnych pomiarów nie są zgodne i nie są powiązane między sobą. Jak tylko космологические pomiary stały się na tyle dokładne, które wykazały, że wartość stałej Hubble ' a, stało się oczywiste, że to nie ma sensu. Zamiast jednego mamy dwa sprzeczne wyniki.

Z jednej strony mamy nowe dokładne pomiary kosmicznego mikrofalowego tła – utrwalaniu Wielkiego Wybuchu – wykonaj misję "Szyna", który mierzył stałą Hubble ' a jak 67,4 km/s/Mpc.

Z drugiej strony, mamy nowe pomiary, pulsujących gwiazd w pobliskich galaktykach, również bardzo dokładne, którzy mierzyli stałą Хабла jak 73,4 km/s/Mpc. Są bliżej nas w czasie.

Oba te pomiary deklarują swój wynik jako prawidłowy i bardzo dokładny. Rozbieżność pomiarów wynosi około 500 km na godzinę na milion lat świetlnych, więc kosmologów nazywają go "napięcia" między dwoma wymiarami – oni rozciągają statystyki w różne strony, a ona musi gdzieś схлопнуться.

Nowa fizyka?

Jak to схлопнется? W tej chwili nikt nie wie. Być może nasz kosmologiczna model jest błędna. Widać, że wszechświat rozszerza się szybciej bliżej nas, niż moglibyśmy się spodziewać, począwszy od bardziej odległych pomiarów. Pomiary kosmicznego mikrofalowego tła nie mierzą lokalne rozszerzenie, a robią to za model – nasz model kosmologiczny. To było bardzo skuteczne w przewidywaniu i opisie wielu obserwowanych danych we Wszechświecie.

Dlatego też, mimo, że ten model może być nieprawidłowe, nikt nie wymyślił prostą poważnej model, w stanie wyjaśnić jednocześnie i to, i wszystko, co obserwujemy. Na przykład, możemy spróbować to wyjaśnić nową teorią grawitacji, ale wtedy inne obserwacje nie pasują. Czy można by to wyjaśnić nową teorią ciemnej materii lub ciemnej energii, ale wtedy inne obserwacje nie pasują – i tak dalej. Dlatego, jeśli to "napięcie" jest związane z nową fizyką, ona musi być trudne i nieznane.

Mniej interesujące wyjaśnienia będą "nieznane nieznane" w danych, spowodowane przez systematyczne efektami i bardziej dokładna analiza pewnego dnia ujawni subtelny efekt, który został pominięty. Lub może to być po prostu taki przypadek, który znika, gdy zostanie zebranych już danych.

W chwili obecnej nie jest jasne, jaka kombinacja nowej fizyki, efektów systematycznych lub nowych danych pozwoli to napięcie, ale coś na pewno się wyjaśni. Obraz wszechświata jako rozwijającej ciasta może być nieodpowiednim, i przed космологами stoi trudne zadanie wybrać inny obraz. Jeśli dla wyjaśnienia nowych pomiarów konieczne jest nowa fizyka, wtedy wynik zmieni nasze wyobrażenie o kosmosie.