От Големия взрив насам Вселената расте. Странен факт е, че няма едно място, от което Вселената се разширява, а по-скоро всички галактики (средно) се отдалечават от всички останали. От нашата гледна точка в галактиката Млечен път изглежда, че повечето галактики се отдалечават от нас - сякаш ние сме центърът на нашата Вселена.
Но това би изглеждало съвсем по същия начин от всяка друга галактика - всичко се отдалечава от всичко останало, обяснява астрофизикът Томас Кичинг (Thomas Kitching) от Университетския колеж в Лондон (University College London) на страницата на изданието The Conversation.
Сега нови наблюдения с космическите телескопи "Хъбъл" и GAIA показват, че скоростта на разширяването на Вселената може да е различна в зависимост от това, колко далеч се връщаме назад във времето.чак до Големия взрив.
Тези нови данни, публикувани в Astrophysical Journal, показват, че може би е време да преразгледаме нашето разбиране за космоса.
Предизвикателството на Хъбъл
Космолозите характеризират разширяването на Вселената в прост закон, известен като "Законът на Хъбъл" (наречен на Едуин Хъбъл - въпреки че всъщност много други хора предпоставят откритието на Хъбъл). Законът на Хъбъл е наблюдението, че по-далечните галактики се отдалечават по-бързо. Това означава, че в сравнение с тях близките галактики се отдалечават по-бавно.
Връзката между скоростта и разстоянието до галактиката се определя от "константата на Хъбъл", която е около 70 километра в секунда на мегапарсек (единица дължина в астрономията). Това означава, че една галактика напредва с допълнителни около 80 500 км/час за всеки милион светлинни години, отдалечавайки се от нас. За времето, когато ви е нужно да прочетете това изречение, една галактика на разстояние от един милион светлинни години ще се е отдалечила с повече от 150 км.
Такова разширяване на Вселената, при което близките галактики се отдалечават по-бавно от отдалечените галактики в една хомогенна и изотропна разширяваща се вселена се обяснява с наличието на тъмна енергия (невидима сила, която предизвиква ускоряване на разширяването на Вселената) и тъмна материя (неизвестна и невидима форма на материята, която се среща пет пъти по-често от обикновената материя).
Историята на измерването на константата на Хъбъл е изпълнена с трудности и неочаквани прозрения. През 1929 г. самият Хъбъл е изчислил, че стойността ѝ трябва да бъде около 550 000 км/час на милион светлинни години - около десет пъти по-голяма от тази, която измерваме сега.
Прецизните измервания на константата на Хъбъл през годините всъщност доведоха до неочакваното откритие на тъмната енергия. Стремежът да се разбере повече за този тайнствен вид енергия, който съставлява 70% от енергията на Вселената, вдъхновява стартът на най-добрия в света (засега) космически телескоп с името на Хъбъл.
Космическият телескоп Хъбъл, както се вижда от отдалечаващата се космическа совалка "Атлантис", полет STS-125, HST обслужваща мисия 4. Кредит: Wikipedia
Нещо трябва да се счупи
Сега изглежда, че трудностите продължават - две много точни измервания не се съгласуват помежду си. Откакто космологичните измервания станаха толкова точни се очаква стойността на константата на Хъбъл да стане известна веднъж завинаги, вместо това се разбра, че нещата стават по-объркани. Вместо това имаме два резултата.
От една страна имаме новите много прецизни измервания на космическия микровълнов фон - ехо от Големия взрив - от мисията "Планк", която измерва константата на "Хъбъл" на около 74 400 км/час на милион светлинни години или 67,4 километра в секунда за мегапарсек.
Това означава, че за всеки 3.3 милиона светлинни години (1 мегапарсек) обекти се раздалечават със скорост от 67.4 километра в секунда по-бързо.
От друга страна новите измервания на изследователите с помощта на космическия телескоп "Хъбъл" и космическия апарат GAIA на Европейската космическа агенция показаха точното разстоянията до променливите звезди цефеиди в Млечния път и близките галактики и стигат до стойност на константата на Хъбъл от 73,56 km/s/Mpc. Вероятността за случайна грешка, както отбелязват учените, е по-малко от 0,01%. Това показва, че съществуват несъответствия в скоростта на разширяване на съвременната и древната Вселена.
Двете измервания извличат статистически резултати по различни начини и за космолозите това разминаване е като "напрежение" между двете и нещо трябва да се „счупи”.
Еволюцията на Вселената, като се започне от Големия взрив до днес. Кредит: NASA / GSFC.
Нова физика?
И какво ще се счупи? Още не се знае. Може би нашият космологичен модел е погрешен. Това, което се вижда, е, че Вселената се разширява по-бързо наблизо, отколкото може да се очаква въз основа на по-далечните измервания. Измерванията на база космическия микровълнов фон не измерват директно локалното разширяване, а по-скоро го правят чрез нашия космологичен модел. Това е изключително успешно при прогнозиране и описване на много наблюдателни данни във Вселената.
Така че, дори този модел да е погрешен, никой не е измислил прост убедителен модел, който да обясни това разминаване и в същото време да обясни всичко, което наблюдаваме. Например, бихме могли да опитаме да обясним това с нова теория за гравитацията, но тогава други наблюдения няма да съвпадат. Или можем да се опитаме да го обясним с нова теория за тъмната материя или тъмната енергия, но след това други наблюдения не съвпадат - и така нататък. Така че, ако напрежението се дължи на някаква нова физика, то тя трябва да е сложна и неизвестна.
Има едно по-малко вълнуващо обяснение - че в данните съществуват "неизвестни неизвестни" данни, причинени от систематични ефекти, и че един по-внимателен анализ може един ден да разкрие фин ефект, който е бил пренебрегнат. Или пък може да е статистическа грешка, която ще изчезне, когато се съберат повече данни.
Понастоящем не е ясно коя комбинация от нова физика, систематични ефекти или нови данни ще разреши това напрежение, но нещо трябва да поддаде. Ако се изисква нова физика, за да се обяснят тези нови измервания, тогава резултатът ще бъде промяна в нашата картина на космоса.
Още по темата
Космос
Колко бързо се разширява Вселената: Търсете сливане на черна дупка с неутронна звезда
Космос
Колко бързо се разширява Вселената: Търсете сливане на черна дупка с неутронна звезда
Физика
Общата теория на относителността бе потвърдена в галактически мащаб (видео)
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
9526
1
10.08 2018 в 22:13
Физическият смисъл на константата на Хъбал се състои в това, че фотонът се сблъсква с веществото на междузвездното пространство при своя път, при което губи енергия, тоест изменя честотата си, тя намалява, значи се отмества към червеният спектър. Това обяснява защо колкото са по-далеч от наблюдателя, толкова по-голямо е отместването.
Значението на константата на Хъбъл H =3.8700865⋅104 (1/сек) - е мярка за изменението на честотата при преминаването на един парсек.
Още за тази константа да се има предвид нееднородността на междузвездното пространство, то трябва до се отчита с някакъв коефициент, мисля си аз.
Борето, от Пловдив
Последни коментари