Arıtma hızı Evrenin genişleme neden olabilir, yeni bir fizik

Bu 1990'ların başlarında. Gözlemevi, Carnegie Pasadena, Ca, boştu noel tatili. Wendy Friedman, bir kütüphanede, üzerinde çalıştı, büyük ve kayalık bir sorun: hız, Evrenin genişleme. Carnegie oldu için verimli bir zemin bu tür işleri. Burada, 1929 yılında, Edwin Hubble, ilk defa gördüm, uzak galaksiler, улетающие uzakta Samanyolu, zıplayan, dış akış genişleyen bir alan. Hız akış olarak tanındı sürekli Hubble.

Sessiz çalışma Friedman kısa bir süre kesildi, ne zaman kütüphaneye girdi meslektaşım astronom Allan Сэндидж, bilim varisi Hubble, yıllardır kural ve уточнял sürekli Hubble, sürekli koruyarak yavaş genişleme hızını. Friedman en son cesaretlendiren, daha yüksek oranda ve Сэндидж gördüm onu bir sapkın bir çalışma.

«çok kızmıştı,» Friedman, artık çalışan, Chicago üniversitesi, Illinois «o an anladım ki ikimiz kaldık, bir bütün olarak hizmet vermektedir. Ben geri adım attı ve düşündüm biz değil en samimi alanlardan bilim».

Bu çatışma поутихло, ama değil. Сэндидж öldü 2010 yılında, ve zaman, gökbilimciler bir araya geldi sürekli Hubble dar bir aralıkta. Ancak en son veriler, kesinlikle sevdim ... en Сэндиджу lehine konuşmak ne sürekli Hubble 8% daha düşüktür kılavuz sayısı. Neredeyse yüz yıl astronomlar вычисляли onu dikkatle ölçerek mesafe yakın bize evrenin bir parçası ve bir eşinin daha fazla ve daha fazla. Ama son zamanlarda astrofizik ölçülen sürekli açık, dayalı haritalar kozmik mikrodalga arka plan (CMB), benekli afterglow Büyük bir Patlama oldu, bir arka plan görünür Evrenin bir parçası. Yapma varsayımlar çek-толкайка, Evrendeki enerji ve maddenin değişti tempolu uzay uzantıları beri oluşmuş kozmik mikrodalga arka plan, astrofizik alabilir kartlarını ve hassas kalıcı bir Hubble çağdaş yerel Evren. Rakamlar aynı olmalıdır. Ama onlar eşleşmiyor.

Belki, bir yaklaşım, bir şey yanlış. Her iki taraf arıyor dezavantajları yöntemleri kendi ve diğer üst düzey şekil gibi Friedman, acele sunmak için özel bir öneri. «Biz bilmiyoruz, hangi yol bu yol,» diyor Friedman.

Ama eğer kabul ulaşmış değil, bu olacak, çatlak gök, modern kozmoloji. Demek ki, mevcut teoriler eksik bir madde, bir müdahale arasında gerçek ve antik geçmiş, вплетаясь zincir etkileşimleri SPK bu sürekli Hubble. Eğer öyleyse, o zaman tarih tekerrür edecek. 1990'lı yıllarda Adam Riß, şu anda astrofizikçi Johns Hopkins Üniversitesi, Baltimore, Maryland, tepesinde bir grup, keşfedilen karanlık enerji, itici bir güç Evrenin genişleme hızlandırır. Bu faktörlerden biri olan hesaplamaları, SPK dikkate almak gerekir.

Şimdi bir takım Riesz yol arayışı sürekli Hubble, yakındaki bir alanda ve ötesinde. Onun amacı sadece netleştirmek için, bir sayı, ama aynı zamanda yakalamak, değişir mi zamanla bir şekilde bile karanlık enerji açıklayabilir. Şimdiye kadar, o küçük anlar, ne olabilir eksik bir faktör. Ve ona çok merak ediyorum neler olduğunu.

1927 yılında, Hubble dışına çıkıp, Samanyolu, silahlı en büyük o zaman teleskop dünyada, 2,5 metrelik bir teleskop Гукера durdu mount Wilson üzerinde Пасаденой. O fotoğrafını çektim, yağmur, spiral, spot, şimdi bize bilinen galaksi, ve ölçülen kızarıklık onların ışık azından onların doppler kayması uzun dalgalar ışık. Karşılaştırma kırmızıya kayma galaksiler ve onların parlaklık, Hubble geldi meraklı sonuçlara: daha sönük ve muhtemelen daha fazla oldu galaksi, ne kadar hızlı o удалялась. Bu nedenle, Evren genişliyor. Yani Evrenin nihai bir yaş geri sayım başladığı Büyük bir Patlama ile.

Dış çelişki

Tartışma, bir konu üzerinde sürekli Hubble ve tempo Evrenin genişleme oynadı, yeni bir güçle. Astronomlar geldi belirli bir sayıya kullanarak klasik bir yöntem «merdiven farkeder», ya da astronomik gözlemler, yerel evren. Ama bu değerler ile çatışma космологическими tahminleri yapılan kart tabanlı erken evrenin ve подвязанными bugüne kadar. Bu anlaşmazlık gerekir ki, büyüme evrenin enerji eksik bir madde.

Belirlemek İçin genişleme hızı ve uygun sürekli — Хабблу gerekli gerçek mesafe gökadalar için değil, yalnızca göreli dayalı görünen parlaklık. Bu yüzden başladı ve zaman alıcı bir süreç, yapı uzaktan merdivenler — Samanyolu komşu galaksiler ve daha fazla, en sınırları genişleyen bir alan. Her basamak bir merdiven olmalıdır kalibre «standart mumlar»: nesneleri, yerinden atmak, patlak veya döndürmek için bu şekilde oldu tam olarak ayarlamak için ne kadar onlar gibi.

İlk aşama görünüyordu yeterince güvenilir: değişken yıldız olarak adlandırılan цефеидами, artan ve düşük parlaklık aradan bir kaç gün veya hafta. Uzunluk bu döngü gösterir iç parlaklık yıldız. Karşılaştırma gözlenen parlaklık sefeid parlaklık ile, giden, onu tereddüt, Hubble olabilir mesafe hesaplamak için. Teleskop Mount Wilsonmümkün görmek bir kaç sefeid değişkenleri yakın galaksiler. İçin uzak galaksiler, o hayal, o parlak bir yıldız olacak aynı iç parlaklık. Hatta en uzak galaksiler, hayal Hubble, standart mum ile homojen bir светимостью.

Açıkçası, bu varsayımlar iyi değildi. İlk yayınlanan Hubble sabit %500 kilometre saniyede megaparsecs — yani her 3,25 milyon ışık yılı olan bu ... uzaya, genişleyen Evren расталкивала galaxy 500 kilometre / saniye daha hızlı. Bu sayı, yanlış ve ima, Evrenin sadece 2 milyar yıl önce, yani hemen hemen yedi kat daha az olarak kabul edilir bugün. Ama bu sadece bir başlangıç.

1949 yılında sona erdi inşaat 5,1 metrelik teleskop Паломаре güney Kaliforniya — zaman zaman, Hubble geçti kalp krizi geçirdi. Bu rivayet manto Сэндиджу, козырному gözlemci düzenlenen, sonraki yıllarda, tezahür fotoğrafik levha sırasında gece oturumları ile çalışan dev bir makine teleskop, soğuktan titreyerek ve gerek sonları.

Daha yüksek çözünürlüğe Sahip Паломара ve yüksek светособирательной gücü, Сэндидж başardı koparmaya sefeid daha uzak gökadalar. Ayrıca fark ettim ki parlak yıldız Hubble tarafından, bir varlığın, bütün yıldız birikimi vardır. Onlar parlak bir gereği ve dolayısıyla çok daha düşündüm, Hubble yanı sıra diğer değişiklik gösterecek çok daha düşük bir sabit Hubble. 1980-km yıl Сэндидж durdu değeri 50 olan bir şiddetle savundu. Onun en iyi bilinen rakipler, fransız astronom Gerard de Вокулер, teklif değeri 50. En önemli parametre kozmoloji разбегался kelimenin tam anlamıyla iki kez.

1990'lı yılların sonlarında Friedman, yaşadıktan sonra, sözlü hakaret Сэндиджа belirledi görevi bu bulmacayı çözmek için kullanarak, yeni bir araç, sanki kasıtlı olarak oluşturulan ve operasyon için: Hubble uzay teleskobu. Onun net bir görünüm üstüne birkaçı izin takımda Friedman, ortaya, ayrı sefeid 10 kat daha Сэндиджу başardı Паломаром. Bazen bu gökadalarda olduğu gibi sefeid ve daha parlak işaretleri — süpernova tip Ia. Bu patlayan beyaz cüce yıldız görünür, uzayda ve patlak, sabit bir hızla ve maksimum parlaklık. Kalibre ve цефеидам, süpernova kullanılabilir kendileri için algılama, en uzak sınırlarını kaplar. 2001 yılında takım Friedman'ın сузила sürekli Hubble 72 artı-eksi 8, sonunu inşaat Сэндиджа ve de Вокулера. «Ben yorgunum,» diyor. «Ben düşündüm, hiç dönmeyeceğim bir iş üzerinde sürekli Hubble».

Edwin Hubble

Ama sonra ortaya çıktı fizikçi bulan bağımsız bir hesaplama yöntemi kalıcı Hubble kullanarak en uzak ve önyargılı kırmızı parçası spektrumun mikrodalga arka plan. 2003 yılında probe-WMAP yayınladı ilk göster, hangi gösterdi spektrumları titreşim hızı CMB. Bu kart vermiş değil standart bir mum ve bir standart ölçüt: bir resim sıcak ve soğuk lekelerin birincil supe oluşturulan ses dalgaları, dalgaların прокатывались genelinde yeni doğan bir Evren.

Yaparak çeşitli varsayımlar maddeler hakkında bu suyu olarak tanıdık parçacıklar, atomlar ve fotonlar, bazı ek görünmeyen maddeler gibi karanlık madde ve karanlık enerji — ekip WMAP hesaplamak başardı fiziksel boyutu, bu birincil ses dalgaları. Onun için karşılaştırılabilir кажущимся boyutu, ses dalgaları kaydedilen noktalar SPK. Bu karşılaştırma vermiştir mesafe mikrodalga arka plan ve hız değeri, Evrenin genişleme o ilk an. Yapma, varsayım, her zamanki gibi, parç, acıklar, karanlık enerji ve karanlık madde o zamandan beri değişti bir uzantısı, bir takım WMAP başardı neden sürekli değeri ile eşleşen geçerli bir rüzgar yükselişi. Başlangıçta onlar çıkardı değeri 72 göre, ne buldu Friedman.

Ama o zamandan beri astronomik ölçüm sürekli Hubble gösterdi daha yüksek değerler olsa hata payı azalmıştır. Son yayınlarda Riß öne çıktı kullanarak, kızılötesi kamera, yüklü, 2009 yılında telescope, Hubble, bir belirleme mesafe sefeid değişkenleri Samanyolu ve bunları vurgulamak, en uzak, daha kırmızı yakınları arasında daha mavi bir yıldız, sıradan çevreleyen sefeid. Son bir sonuç vermiştir ekibi Riesz — 73,24.

Bu arada, misyon Planck (ESA), bir gösterdi, CMB, yüksek çözünürlükte ve yüksek sıcaklık doğruluk, durdu anlamı 67,8. Kanunlarına göre bir istatistik, bu iki büyüklük boşlukla 3,4 sigma 5 sigma, parçacık fiziği hakkında konuşmak önemli bir sonucu, ama zaten hemen hemen. «Bunu açıklamak zor, istatistiksel hata,» diyor Chuck Bennett, astrofizikçi, Johns Hopkins üniversitesi, denetimli takım WMAP.

Her tarafı uzatıp parmağınızı başka. Georg Эфстатиус, önde gelen kozmolog takım Çıta, Cambridge üniversitesi, şu, bu verileri Planck «kesinlikle незыблемы». Taze analizi sonuçları Planck 2013 yılında düşünmeye zorluyordu onu. O yüklenen verileri Riesz ve yayınlanan kendi analizi ile daha düşük ve daha az doğru sürekli Hubble. O düşünüyor ki, astronomlar нащупали «kirli» bir merdiven.

Cevap astronomlar iddia üretmek gerçek boyut modern bir Evren, çünkü ölçüm yöntemi CMB sadece bir dizi kozmolojik varsayımlar.Eğer onlar birbirini tutmuyor, diyorlar, neden o zaman değiştirmek bir çeşit kozmoloji? Bunun yerine, «Georg Эфстатиус çıkıyor ve diyor, diyorlar, gidiyorum yeniden tüm verileri» diyor Barry Мадор, Chicago üniversitesi, kocası ve meslektaşı Friedman, 1980'li yıllarda. Ne yapmalıyım? Gerek paçayı kesmek için.

Wendy Friedman olduğunu düşünüyordu, onu bir çalışma, 2001 yılında ortaya sürekli Hubble, ama anlaşmazlıklar patlak verdi ile yeni bir güç.

Tarafında astronomlar bir yöntem var sözde yerçekimi lensing. Etrafında büyük galaksi kendisi yerçekimi bozan bir boşluk oluşturan, dev bir lens, bir deforme ışık, gelen, uzak bir ışık kaynağı, örneğin, quasar. Eğer hizalama lens ve quasar olacak belli, ışık, birden fazla parçalara acele Yeryüzünde yaratacak birçok resim линзирующей gökada. Eğer şanslıysanız, quasar değişecek parlaklık, pırıltı var. Her клонированное görüntü de bir pırıltı olacak, ama aynı anda değil, çünkü ışık ışınları her resim yaparken farklı yollar ile bozuk alan. Arasındaki gecikme мерцаниями farkı gösteren bir dalga yollar; hizalayarak kendi boyutu ile galaxy, astronomlar kullanabilirsiniz тригонометрию hesaplamak için mutlak mesafe линзирующей gökada. Sadece üç galaxy dikkatle ölçülen bu şekilde ve başka bir altı incelenir şu anda. Ocak sonunda astrofizikçi Sherry Suyu Enstitüsü astrofizik Max Planck, Almanya'da ve arkadaşları yayınlanan en iyi hesaplamalar sürekli Hubble. «Bizim ölçüm uygun bir şekilde merdiven farkeder» diyor Suyu.

Bu arada космологи de var koz kol: барионные akustik titreşimler (BAO). Olarak Evren büyüyor, aynı ses dalgaları, baskılı SPK, sol pıhtıları maddenin büyüdü galaktik kümeleri. Konumu galaksiler gökyüzünde kaydetmek gerekir. orijinal en boy oranı, ses dalgaları, ve daha önce olduğu gibi, karşılaştırma, belirgin resimler ile hesaplama gerçek boyutu mesafeyi belirler. Gibi bir yöntem CMB, yöntemi, BAO yapmak için izin verir космологическое bir varsayım. Ama son birkaç yıldır o destekler değerleri sürekli Hubble düzeyi ile Планком. Dördüncü iterasyon Sloan Digital Sky Survey, küresel anket, cennet, oluşturan galaktik göster, rafine yardımcı olacaktır bu ölçüm.

Bu demek değil ki takım lider, mücadele, merdiven farkeder ve SPK, sadece bekleyen bir diğer yolu anlaşmazlığı çözmek. Güçlendirmek için bir temel uzaktan merdiven, uzaklık sefeid değişkenleri Samanyolu, misyon Gaia, Avrupa uzay ajansı belirlemek için çalışan hassas mesafe milyar farklı formu yıldız da dahil olmak üzere sefeid. Gaia, bir yörüngede yılında Güneş dışında, Dünya'nın kullandığı en güvenilir önlemler: paralaks, ya da görünüşteki bir deplasman yıldız ile ilgili, göksel, arka plan, zaman, uzay aracı ulaşır zıt nokta kendi yörünge. Ne zaman 2022 yılında piyasaya sürülecek, tam bir veri kümesi Gaia sağlayacaktır ek toprak için güven astronomlar. Riß zaten keşfetti ipuçları lehine, onun daha yüksek kalıcı Hubble zaman kullanılan ön sonuçları Gaia.

Космологи de umut pekiştirmek için kendi ölçümleri ile kozmolojik teleskop Атакаме Şili ve Güney kutbu teleskobu, bir kontrol etmek için yüksek hassasiyetli sonuçlar Çıta. Ve eğer sonuçlar çöp yakınsama, daha sonra farkı kapatmaya çalışacağız teorisyenleri. «Tamam, ne zaman bir modeli bozuldu. Onay modeli — bu ilginç».

Örneğin, sen-ebil eklemek için ek bir parçacık Standart Evren modeli. CMB birçok değerlendirme, toplam enerji bütçesinin kısa bir süre sonra Büyük bir Patlama, o zaman ayrılır madde ve высокоэнергетическое radyasyon. Anlaşılacağı gibi, ünlü formula denkliği Einstein E = mc², enerji, hareket, madde olarak, yavaşlayan genişleme alanı kendi yerçekimi. Ama bir madde daha etkili bir fren. Zamanla radyasyon — ışık fotonlar ve diğer hafif parçacıklar gibi nötrino — köken, soğutmalı ve kayıp enerji, yerçekimi etkisi ослабевало.

şu anda bilinen üç tip nötrinolar. Var ise dördüncü olarak kabul bazı teorisyenleri tarafında radyasyon ilkel enerji bütçe evren biraz daha fazla, ve рассеивалась ... bu kısmı daha hızlı. Bu, sırayla, anlamına gelirdi ki, erken evren genişledi, daha hızlı, daha tahmin maddeler listesi modern kozmoloji. Daha sonra bu eklenti olabilirdi aralarında barış yapmak, iki farklı sonuç. Ama nötrino dedektörleri henüz ortaya hiçbir ipucu nötrino dördüncü tür, ve diğer ölçüm Planck sınırlı toplam aşırı radyasyon.

Başka bir seçenek — bir sözde hayalet, karanlık enerji, karanlık. Gerçek kozmolojik modeller içindir karanlık enerji ile sürekli güç. Eğer karanlık enerji zamanla güçleniyor, o açıkladı, neden bugün uzay genişler daha hızlı, daha düşünürdüm bakarak erken Evreni. Ancak вариативная karanlık enerji gibi görünüyor, tamamen gereksiz. Космологи ve astrofizik doğru eğilmek, bu sorunları en kısa zamanda mevcut yöntemleri değil, yeni bir fizik.

Friedman düşünüyor ki, tek çözüm dişe diş duruyor yeni gözlemler, Evrenin. İle birlikte Мадором hazırlanıyorlar geçirmek ayrı bir boyut, kalibre ettiğiniz değil, sadece цефеидам, ama diğertürleri değişken yıldız ve parlak kırmızı devleri. Önümüzdeki örnekler inceleyeceğiz kullanarak otomatik bir teleskop genişliği 30 cm ve uzak boyunca keşfetmek için uzay teleskopları Hubble ve Spitzer. Madem o was güçlü-e ile başa çıkmak için karanlık ve буйствующим Сэндиджем, o hazır cevap cesur bir meydan okuma takım Çıta ve Riesz.

«dediler ki biz, doğru değil. Bakalım», — şaka yapıyor o.