Kako je najveća misterija Svemira iznervirala znanstvenike iz cijelog svijeta.
Kozmolozi su suočeni s ozbiljnim znanstvenim problemom, koji ukazuje na nesavršenost ljudskog znanja o Svemiru. Složenost se odnosi na tako naizgled trivijalnu stvar kao što je brzina širenja Svemira. Činjenica je da različite metode ukazuju na različita značenja - i do sada nitko ne može objasniti neobičnu nepodudarnost.
Kozmička misterija
Trenutno standardni kozmološki model "Lambda-CDM" (ΛCDM) najtačnije opisuje evoluciju i strukturu svemira. Prema ovom modelu, svemir ima ne-pozitivnu kosmološku konstantu (lambda pojam) što uzrokuje ubrzano širenje. Osim toga, ΛCDM objašnjava promatranu strukturu CMB (kozmička mikrovalna pozadina), raspodjelu galaksija u Svemiru, obilje vodika i drugih svjetlosnih atoma i samu brzinu vakuumske ekspanzije. Međutim, ozbiljna razlika u brzini širenja može ukazivati na potrebu radikalne promjene u modelu.
Teorijska fizičarka Vivian Poulin iz francuskog Nacionalnog centra za znanstvena istraživanja i Laboratorija za svemir i čestice u Montpellieru tvrdi da to znači sljedeće: u mladom svemiru se dogodilo nešto važno za što još ne znamo. Možda je to bio fenomen povezan s nepoznatom vrstom tamne energije ili novom vrstom subatomskih čestica. Ako ga model uzme u obzir, odstupanje će nestati.
Na rubu krize
Promotivni video:
Jedan od načina za određivanje brzine širenja svemira jest proučavanje mikrovalne pozadine - relikvijskog zračenja, koja se pojavila 380 tisuća godina nakon Velikog praska. ΛCDM se može koristiti za dobivanje Hubble konstante mjerenjem velikih fluktuacija u CMB. Pokazalo se da je jednaka 67,4 kilometra u sekundi za svaki megaparsec, odnosno oko tri milijuna svjetlosnih godina (pri takvoj se brzini objekti koji su udaljeni na odgovarajućoj udaljenosti razlikuju jedan od drugog). U ovom slučaju greška je samo 0,5 kilometara u sekundi po megaparseku.
Ako dobijemo otprilike istu vrijednost drugačijom metodom, to će potvrditi valjanost standardnog kozmološkog modela. Znanstvenici su izmjerili prividnu svjetlinu standardnih svijeća - predmeta čija je blistavost uvijek poznata. Takvi su predmeti, na primjer, tip Ia supernove - bijeli patuljci koji više ne mogu apsorbirati materiju iz velikih zvijezda pratilaca i eksplodirati. Po prividnoj svjetlini standardnih svijeća možete odrediti udaljenost do njih. Paralelno možete mjeriti crveni pomak supernova, to jest pomak valnih duljina svjetlosti u crvenu regiju spektra. Što je veći crveni pomak, veća je brzina kojom se objekt uklanja od promatrača.
Tako postaje moguće odrediti brzinu širenja Svemira, koja se u ovom slučaju pokaže kao jednaka 74 kilometra u sekundi za svaki megaparsec. To se ne podudara s vrijednostima dobivenim od ΛCDM. Međutim, malo je vjerojatno da bi pogreška mjerenja mogla objasniti odstupanje.
Prema Davidu Grossu s Kavli instituta za teorijsku fiziku Sveučilišta u Kaliforniji, Sveučilišta Santa Barbara, u fizici čestica, takvo se odstupanje ne bi nazvalo problemom, već krizom. Međutim, niz znanstvenika se nije složio s ovom procjenom. Situaciju je zakomplicirala druga metoda koja se također temelji na proučavanju ranog Svemira, naime, barijenske akustičke oscilacije - oscilacije u gustoći vidljive tvari koje ispunjavaju rani Svemir. Ove su vibracije uzrokovane zvučnim valovima plazme i uvijek su poznatih dimenzija, zbog čega izgledaju poput standardnih svijeća. U kombinaciji s drugim mjerenjima oni daju Hubble konstantu u skladu s ΛCDM.
Novi model
Postoji mogućnost da su znanstvenici pogriješili koristeći supernove tipa Ia. Da biste odredili udaljenost do udaljenog objekta, morate izgraditi ljestvicu udaljenosti.
Prvi korak ove ljestvice su Cefeidi - promjenjive zvijezde s točnim odnosom razdoblja i svjetlosti. Pomoću Cepheida možete odrediti udaljenost do najbližih Inova supernova. U jednoj od studija, umjesto Cefeida, korišteni su crveni divovi koji u određenoj životnoj fazi dosežu svoju maksimalnu svjetlinu - ista je za sve crvene divove.
Kao rezultat, ispostavilo se da je Hubble konstanta jednaka 69,8 kilometara u sekundi po megaparseku. Nema krize, kaže Wendy Freedman sa sveučilišta u Chicagu, jedna od autorica rada.
Ali ta je izjava također dovedena u pitanje. Suradnja H0LiCOW izmjerila je Hubble konstantu gravitacijskim lećama, efekt koji nastaje kada masivno tijelo savija zrake iz udaljenog objekta iza njega. Potonji bi mogli biti kvazari - jezgre aktivnih galaksija koje se hrane supermasiranom crnom rupom. Zbog gravitacijskih leća može se pojaviti nekoliko slika jednog kvazara odjednom. Mjereći treperenje ovih slika, znanstvenici su izvukli ažuriranu Hubble konstantu od 73,3 kilometra u sekundi po megaparseku. Istodobno, znanstvenici do posljednjeg nisu znali mogući rezultat, koji isključuje mogućnost prijevara.
Pokazalo se da je rezultat mjerenja Hubble konstante prirodnih masera nastao kada se plin vrti oko crne rupe 74 kilometra u sekundi po megaparseku. Druge su metode dale 76,5 i 73,6 kilometara u sekundi po megaparseku. Problemi se javljaju i u mjerenju raspodjele materije u svemiru, budući da gravitacijsko leće daje drugačiju vrijednost u usporedbi s mjerenjima pozadine mikrovalne.
Ako se ispostavi da odstupanje nije posljedica mjernih pogrešaka, bit će potrebna nova teorija koja će objasniti sve trenutno dostupne podatke. Jedno moguće rješenje je promjena količine tamne energije koja uzrokuje da se svemir brzo širi. Iako se većina znanstvenika zalaže za to bez ažuriranja fizike, problem ostaje neriješen.
P. S
Ali o onome što vidimo * (uz pomoć teleskopa i instrumenata) svjetlo dugo ugašenih zvijezda ne dolazi u obzir, ali zašto?
Uostalom, svjetlost zvijezde koja nam dolazi na vrijeme - možete računati.. (izračunati) ne baš, već otprilike. To jest, ono što već danas vidimo na mjestu naoko svijetle zvijezde, može biti samo prazan prostor. Zvijezde više nema i promatramo njezinu svjetlost.
Da biste razumjeli univerzalne udaljenosti, pogledajte ovaj video materijal:
Sjedite i razmišljate nakon gledanja ovih videa, ali tko smo mi, što smo mi?
Mi mislimo
Vjerujemo da …
Razumijemo
Ehh..
Autor: Slavik Yablochny