Universumi ei ole staattinen. Tämän vahvistivat tähtitieteilijä Edwin Hubblen tutkimukset jo vuonna 1929, eli lähes 90 vuotta sitten. Hänet johtivat tähän ajatukseen galaksien liikkeen havainnot. Toinen astrofyysikkojen löytö 1900-luvun lopulla oli maailmankaikkeuden laajenemisen laskeminen kiihtyvyydellä.
Mikä on maailmankaikkeuden laajenemisen nimi
Jotkut ihmiset ovat yllättyneitä kuullessaan mitä tiedemiehet kutsuvat maailmankaikkeuden laajenemiseksi. Suurin osa tästä nimestä liittyy talouteen ja negatiivisiin odotuksiin.
Inflaatio on maailmankaikkeuden laajenemisprosessi välittömästi sen ilmestymisen jälkeen ja jyrkästi kiihtyen. Englannista käännetty "inflation" - "pump up", "inflate".
Laajentumisteorian vastustajat käyttävät uusia epäilyksiä pimeän energian olemassaolosta tekijänä maailmankaikkeuden inflaatioteoriassa.
Sitten tiedemiehet ehdottivat mustien aukkojen karttaa. Alkutiedot eroavat myöhemmässä vaiheessa saaduista:
- Kuusikymmentä tuhatta mustaa aukkoa, joiden välinen etäisyys on suurinyli 11 miljoonan valovuoden etäisyydellä - tiedot neljän vuoden takaa.
- Satakahdeksankymmentätuhatta mustaa aukkogalaksia kolmentoista miljoonan valovuoden päässä. Tiedemiesten, mukaan lukien venäläiset ydinfyysikot, vuoden 2017 alussa hankkimat tiedot.
Tämä tieto, astrofyysikot sanovat, ei ole ristiriidassa universumin klassisen mallin kanssa.
Universumin laajenemisnopeus on haaste kosmologeille
Laajenemisnopeus on todellakin haaste kosmologeille ja tähtitieteilijöille. Totta, kosmologit eivät enää väitä, että universumin laajenemisnopeudella ei ole vakioparametria, erot siirtyivät toiselle tasolle - kun laajeneminen alkoi kiihtyä. Spektrivierailutiedot hyvin kaukaisista tyypin 1 supernoveista osoittavat, että laajeneminen ei ole äkillinen prosessi.
Tutkijat uskovat, että maailmankaikkeus supistui ensimmäisten viiden miljardin vuoden aikana.
Alkuräjähdyksen ensimmäiset seuraukset provosoivat ensin voimakkaan laajenemisen, ja sitten alkoi supistuminen. Mutta pimeä energia vaikutti silti maailmankaikkeuden kasvuun. Ja kiihtyvyydellä.
Yhdysv altalaiset tiedemiehet ovat alkaneet luoda karttaa maailmankaikkeuden koosta eri aikakausille saadakseen selville, milloin kiihtyvyys alkoi. Havainnoimalla supernovaräjähdyksiä sekä pimeän aineen keskittymissuuntaa muinaisissa galakseissa, kosmologit ovat havainneet kiihtyvyyspiirteitä.
Miksi universumi "kiihtyy"
Aluksi oletettiin, että käännetyssä universumin kokokartassa kiihtyvyysarvot eivät olleet lineaarisia, vaan ne muuttuivat sinimuotoiseksi. Sitä kutsuttiin "universumin aalloksi".
Universumin a alto sanoo, että kiihtyvyys ei mennyt tasaisella nopeudella: se hidastui ja sitten kiihtyi. Ja useita kertoja. Tutkijat uskovat, että alkuräjähdyksen jälkeisten 13,81 miljardin vuoden aikana oli seitsemän tällaista prosessia.
Kosmologit eivät kuitenkaan voi vielä vastata kysymykseen, mikä määrää kiihtyvyyden ja hidastuvuuden. Oletukset tiivistyvät ajatukseen, että energiakenttä, josta pimeä energia on peräisin, on universumin aallon alainen. Ja paikasta toiseen siirtyessään universumi joko laajentaa kiihtyvyyttään tai hidastaa sitä.
Argumenttien vakuuttavuudesta huolimatta ne ovat edelleen teoria. Astrofyysikot toivovat, että Planckin kiertävän teleskoopin tiedot vahvistavat aallon olemassaolon universumissa.
Kun pimeä energia löydettiin
Ensimmäisen kerran he alkoivat puhua siitä 1990-luvulla supernovaräjähdyksen vuoksi. Pimeän energian luonnetta ei tunneta. Vaikka Albert Einstein korosti suhteellisuusteoriassaan kosmisen vakion.
Vuonna 1916, sata vuotta sitten, universumia pidettiin vielä muuttumattomana. Mutta painovoima puuttui asiaan: kosmiset massat iskeisivät aina toisiaan vasten, jos maailmankaikkeus olisi paikallaan. Einstein julistaa painovoiman kosmisen hylkimisvoiman takia.
Georges Lemaitre perustelee sen fysiikan kautta. Tyhjiö sisältää energiaa. Hänen epäröinnin vuoksihiukkasten ilmaantuessa ja niiden tuhoutuessa edelleen, energia saa hylkivän voiman.
Kun Hubble todisti maailmankaikkeuden laajenemisen, Einstein kutsui kosmologista vakiota hölynpölyksi.
Pimeän energian vaikutus
Universumi siirtyy erilleen tasaisella nopeudella. Vuonna 1998 maailmalle esiteltiin tietoja tyypin 1 supernovaräjähdyksistä. On todistettu, että maailmankaikkeus kasvaa nopeammin.
Tämä johtuu tuntemattomasta aineesta, jota kutsuttiin "pimeäksi energiaksi". Osoittautuu, että se vie lähes 70% maailmankaikkeuden tilasta. Pimeän energian olemusta, ominaisuuksia ja luonnetta ei ole tutkittu, mutta sen tutkijat yrittävät selvittää, oliko sitä muissa galakseissa.
Vuonna 2016 he laskivat tarkan laajenemisnopeuden lähitulevaisuudelle, mutta havaittiin ristiriita: Universumi laajenee nopeammin kuin astrofyysikot olivat aiemmin olettaneet. Tiedemiesten keskuudessa syntyi kiistoja pimeän energian olemassaolosta ja sen vaikutuksesta maailmankaikkeuden rajojen laajenemisnopeuteen.
Universumin laajeneminen tapahtuu ilman pimeää energiaa
Tutkijat esittivät teorian maailmankaikkeuden laajenemisen riippumattomuudesta pimeästä energiasta vuoden 2017 alussa. He selittävät laajenemisen muutoksena maailmankaikkeuden rakenteessa.
Tutkijat Budapestin ja Havaijin yliopistoista tulivat siihen tulokseen, että laskelmien ja todellisen laajenemisnopeuden välinen ero liittyy avaruuden ominaisuuksien muutokseen. Kukaan ei ottanut huomioon sitä, mitä tapahtuu universumin mallille laajentumisen aikana.
Epäilen pimeän energian olemassaoloa, tutkijat selittävät: enitenuniversumin aineen suuret pitoisuudet vaikuttavat sen laajenemiseen. Tässä tapauksessa muu sisältö jakautuu tasaisesti. Tosiasia jää kuitenkin huomioimatta.
Osoittaakseen olettamustensa pätevyyttä tutkijat ehdottivat mallia miniuniversumista. He esittivät sen kuplajoukon muodossa ja alkoivat laskea kunkin kuplan kasvuparametreja omalla nopeudellaan sen massasta riippuen.
Tämä maailmankaikkeuden simulaatio on osoittanut tutkijoille, että se voi muuttua energiasta riippumatta. Ja jos "sekoitat" pimeää energiaa, malli ei muutu, tutkijat sanovat.
Yleensä keskustelu jatkuu edelleen. Pimeän energian kannattajat sanovat sen vaikuttavan universumin rajojen laajenemiseen, vastustajat pitävät paikkansa väittäen, että aineen keskittymisellä on merkitystä.
Universumin laajenemisnopeus nyt
Tutkijat ovat vakuuttuneita siitä, että maailmankaikkeus alkoi kasvaa alkuräjähdyksen jälkeen. Sitten, melkein neljätoista miljardia vuotta sitten, kävi ilmi, että maailmankaikkeuden laajenemisnopeus oli suurempi kuin valon nopeus. Ja se jatkaa kasvuaan.
Stephen Hawkingin ja Leonard Mlodinovin lyhyin historian historia toteaa, että maailmankaikkeuden rajojen laajenemisnopeus ei saa ylittää 10 % miljardia vuotta kohden.
Kaikkeuden laajenemisnopeuden määrittämiseksi Nobel-palkinnon voittaja Adam Riess laski kesällä 2016 etäisyyden sykkiviin kefeideihin galakseissa, jotka ovat lähellä toisiaan. Näiden tietojen avulla pystyimme laskemaan nopeuden. Kävi ilmi, että vähintään kolmen miljoonan valovuoden etäisyydellä olevat galaksit voivat siirtyä pois lähes 73 km/s nopeudella.
Tulos oli hämmästyttävä: kiertävät teleskoopit, sama Planck, puhuivat 69 km/s:sta. Miksi tällainen ero kirjattiin, tutkijat eivät pysty vastaamaan: he eivät tiedä mitään pimeän aineen alkuperästä, johon maailmankaikkeuden laajenemisteoria perustuu.
Pimeä säteily
Hubblen avulla tähtitieteilijät löysivät toisen tekijän maailmankaikkeuden "kiihtyvyydessä". Tumman säteilyn uskotaan ilmaantuneen aivan maailmankaikkeuden muodostumisen alussa. Sitten siinä oli enemmän energiaa, ei asiaa.
Pimeä säteily "auttoi" pimeää energiaa laajentamaan universumin rajoja. Erot kiihtyvyysnopeuden määrittämisessä johtuivat tämän säteilyn tuntemattomasta luonteesta, tutkijat sanovat.
Hubblen lisätyön pitäisi tehdä havainnoista tarkempia.
Salaperäinen energia voi tuhota maailmankaikkeuden
Tutkijat ovat harkinneet tällaista skenaariota useiden vuosikymmenten ajan. Planckin avaruusobservatorion tiedot sanovat, että tämä ei ole kaikkea muuta kuin spekulaatiota. Ne julkaistiin vuonna 2013.
"Planck" mittasi alkuräjähdyksen "kaiun", joka ilmestyi universumin iässä noin 380 tuhatta vuotta, lämpötila oli 2700 astetta. Ja lämpötila muuttui. "Planck" määritti myös maailmankaikkeuden "koostumuksen":
- melkein 5 % - tähdet, kosminen pöly, kosminen kaasu, galaksit;
- melkein 27 % on pimeän aineen massa;
- noin 70 % on pimeää energiaa.
Fyysikko Robert Caldwell ehdotti, että pimeällä energialla on voima, joka voi kasvaa. Ja tämä energia erottaa avaruuden ja ajan. Galaksi siirtyy pois seuraavien 20-50 miljardin vuoden aikana, tutkija uskoo. Tämä prosessi tapahtuu maailmankaikkeuden rajojen lisääntyessä. Tämä repii Linnunradan pois tähdestä, ja se myös hajoaa.
Avaruus mitattiin noin kuusikymmentä miljoonaa vuotta. Auringosta tulee häipyvä kääpiötähti, ja planeetat eroavat siitä. Sitten maa räjähtää. Seuraavien 30 minuutin aikana avaruus repii atomit erilleen. Lopullinen on aika-avaruuden rakenteen tuhoaminen.
Missä Linnunrata "lentää pois"
Jerusalemin tähtitieteilijät ovat vakuuttuneita siitä, että Linnunrata on saavuttanut maksiminopeudensa, joka on suurempi kuin maailmankaikkeuden laajenemisnopeus. Tutkijat selittävät tämän Linnunradan toiveella "suureksi vetovoimaksi", jota pidetään suurimpana galaksijoukkona. Joten Linnunrata jättää avaruuden aavikon.
Tutkijat käyttävät erilaisia menetelmiä maailmankaikkeuden laajenemisnopeuden mittaamiseen, joten tälle parametrille ei ole yhtä tulosta.
