სამყარო მცდარი აღმოჩნდა

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

კოსმოლოგებს სერიოზული მეცნიერული პრობლემის წინაშე დგანან, რაც სამყაროს შესახებ ადამიანის ცოდნის არასრულყოფილებაზე მიუთითებს. სირთულე ეხება ისეთ ერთი შეხედვით ტრივიალურ რამეს, როგორიცაა სამყაროს გაფართოების სიჩქარე. ფაქტია, რომ სხვადასხვა მეთოდი მიუთითებს სხვადასხვა მნიშვნელობაზე - და ჯერჯერობით ვერავინ ხსნის უცნაურ შეუსაბამობას.

კოსმიური საიდუმლო

ამჟამად, სტანდარტული კოსმოლოგიური მოდელი "Lambda-CDM" (ΛCDM) ყველაზე ზუსტად აღწერს სამყაროს ევოლუციას და სტრუქტურას. ამ მოდელის მიხედვით, სამყაროს აქვს ნულოვანი დადებითი კოსმოლოგიური მუდმივი (ლამბდა ტერმინი), რომელიც იწვევს აჩქარებულ გაფართოებას. გარდა ამისა, ΛCDM განმარტავს CMB-ის (კოსმოსური მიკროტალღური ფონის) დაკვირვებულ სტრუქტურას, გალაქტიკების განაწილებას სამყაროში, წყალბადის და სხვა მსუბუქი ატომების სიმრავლესა და ვაკუუმის გაფართოების ტემპს. თუმცა, გაფართოების მაჩვენებელში სერიოზული შეუსაბამობა შეიძლება მიუთითებდეს მოდელის რადიკალური ცვლილების საჭიროებაზე.

თეორიტი ფიზიკოსი ვივიან პულენი საფრანგეთის სამეცნიერო კვლევების ეროვნული ცენტრიდან და მონპელიეს სამყაროსა და ნაწილაკების ლაბორატორიიდან ამტკიცებს, რომ ეს ნიშნავს შემდეგს: რაღაც მნიშვნელოვანი მოხდა ახალგაზრდა სამყაროში, რომლის შესახებ ჯერ არ ვიცით. შესაძლოა, ეს იყო ფენომენი, რომელიც დაკავშირებულია ბნელი ენერგიის უცნობ ტიპთან ან სუბატომის ნაწილაკების ახალ სახეობასთან. თუ მოდელი ამას ითვალისწინებს, შეუსაბამობა გაქრება.

კრიზისის ზღვარზეა

სამყაროს გაფართოების სიჩქარის განსაზღვრის ერთ-ერთი გზაა მიკროტალღური ფონის შესწავლა - რელიქტური გამოსხივება, რომელიც წარმოიშვა დიდი აფეთქებიდან 380 ათასი წლის შემდეგ. ΛCDM შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჰაბლის მუდმივის გამოსატანად CMB-ის დიდი რყევების გაზომვით. აღმოჩნდა, რომ უდრის 67, 4 კილომეტრს წამში თითოეული მეგაპარსეკისთვის, ანუ დაახლოებით სამი მილიონი სინათლის წელი (ასეთი სიჩქარით ობიექტები შორდებიან ერთმანეთს შესაბამის მანძილზე). ამ შემთხვევაში, შეცდომა არის მხოლოდ 0,5 კილომეტრი წამში მეგაპარსეკზე.

თუ ჩვენ მივიღებთ დაახლოებით იგივე მნიშვნელობას სხვადასხვა მეთოდის გამოყენებით, მაშინ ეს დაადასტურებს სტანდარტული კოსმოლოგიური მოდელის მართებულობას. მეცნიერებმა გაზომეს სტანდარტული სანთლების აშკარა სიკაშკაშე - ობიექტები, რომელთა სიკაშკაშე ყოველთვის ცნობილია. ასეთი ობიექტებია, მაგალითად, Ia ტიპის სუპერნოვა - თეთრი ჯუჯები, რომლებსაც აღარ შეუძლიათ დიდი კომპანიონი ვარსკვლავების მატერიის შთანთქმა და აფეთქება. სტანდარტული სანთლების აშკარა სიკაშკაშის მიხედვით, შეგიძლიათ განსაზღვროთ მათთან მანძილი. პარალელურად, თქვენ შეგიძლიათ გაზომოთ სუპერნოვების წითელ ცვლა, ანუ სინათლის ტალღის სიგრძის გადანაცვლება სპექტრის წითელ რეგიონში. რაც უფრო დიდია წითელი გადაადგილება, მით მეტია სიჩქარე, რომლითაც ობიექტი ამოღებულია დამკვირვებლიდან.

ამრიგად, შესაძლებელი ხდება სამყაროს გაფართოების სიჩქარის დადგენა, რომელიც ამ შემთხვევაში უდრის 74 კილომეტრს წამში ყოველ მეგაპარსეკზე. ეს არ ემთხვევა ΛCDM-დან მიღებულ მნიშვნელობებს. თუმცა, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ გაზომვის შეცდომამ შეიძლება ახსნას შეუსაბამობა.

დევიდ გროსის აზრით, კალიფორნიის უნივერსიტეტის თეორიული ფიზიკის ინსტიტუტიდან, სანტა ბარბარა, ნაწილაკების ფიზიკაში, ასეთ შეუსაბამობას პრობლემას კი არ უწოდებს, არამედ კრიზისს. თუმცა, რამდენიმე მეცნიერი არ ეთანხმება ამ შეფასებას. სიტუაციას კიდევ ერთი მეთოდი ართულებდა, რომელიც ასევე ეფუძნება ადრეული სამყაროს შესწავლას, კერძოდ, ბარიონულ აკუსტიკური რხევებს - ადრეული სამყაროს შემავსებელი ხილული მატერიის სიმკვრივის რხევებს.ეს ვიბრაციები გამოწვეულია პლაზმური აკუსტიკური ტალღებით და ყოველთვის ცნობილია ზომებით, რაც მათ სტანდარტულ სანთლებს ჰგავს. სხვა გაზომვებთან ერთად, ისინი აძლევენ ჰაბლის მუდმივას ΛCDM-თან შესაბამისობაში.

ახალი მოდელი

არსებობს შესაძლებლობა, რომ მეცნიერებმა შეცდომა დაუშვან Ia ტიპის სუპერნოვას გამოყენებისას. შორეულ ობიექტამდე მანძილის დასადგენად, თქვენ უნდა ააწყოთ მანძილის კიბე.

ამ კიბის პირველი საფეხური არის ცეფეიდები - ცვალებადი ვარსკვლავები ზუსტი პერიოდისა და სიკაშკაშის ურთიერთმიმართებით. ცეფეიდები შეიძლება გამოყენებულ იქნას Ia ტიპის უახლოეს სუპერნოვამდე მანძილის დასადგენად. ერთ-ერთ კვლევაში ცეფეიდების ნაცვლად გამოიყენეს წითელი გიგანტები, რომლებიც ცხოვრების გარკვეულ ეტაპზე აღწევს მაქსიმალურ სიკაშკაშეს - ეს იგივეა ყველა წითელი გიგანტისთვის.

შედეგად, ჰაბლის მუდმივი აღმოჩნდა 69,8 კილომეტრი წამში მეგაპარსეკში. არ არსებობს კრიზისი, ამბობს ვენდი ფრიდმანი ჩიკაგოს უნივერსიტეტიდან, ნაშრომის ერთ-ერთი ავტორი.

მაგრამ ეს განცხადებაც კითხვის ნიშნის ქვეშ დადგა. H0LiCOW-ის კოლაბორაციამ გაზომა ჰაბლის მუდმივი გრავიტაციული ლინზირების გამოყენებით, ეფექტი, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც მასიური სხეული ახვევს მის უკან შორეული ობიექტის სხივებს. ეს უკანასკნელი შეიძლება იყოს კვაზარები - აქტიური გალაქტიკების ბირთვები, რომლებიც იკვებება სუპერმასიური შავი ხვრელისგან. გრავიტაციული ლინზების გამო ერთი კვაზარის რამდენიმე გამოსახულება ერთდროულად შეიძლება გამოჩნდეს. ამ სურათების ციმციმის გაზომვით, მეცნიერებმა მიიღეს განახლებული ჰაბლის მუდმივი 73,3 კილომეტრი წამში მეგაპარსეკზე. ამავდროულად, მეცნიერებმა ბოლო დრომდე არ იცოდნენ შესაძლო შედეგი, რაც გამორიცხავს თაღლითობის შესაძლებლობას.

ბუნებრივი მასერებისგან ჰაბლის მუდმივის გაზომვის შედეგი, რომელიც წარმოიქმნა შავი ხვრელის გარშემო გაზის ბრუნვის დროს, აღმოჩნდა 74 კილომეტრი წამში მეგაპარსეკში. სხვა მეთოდები აძლევდა 76,5 და 73,6 კილომეტრს წამში მეგაპარსექში. პრობლემები ასევე წარმოიქმნება სამყაროში მატერიის განაწილების გაზომვისას, რადგან გრავიტაციული ლინზირება იძლევა განსხვავებულ მნიშვნელობას მიკროტალღური ფონის გაზომვებთან შედარებით.

თუ აღმოჩნდება, რომ შეუსაბამობა არ არის გამოწვეული გაზომვის შეცდომებით, მაშინ საჭირო იქნება ახალი თეორია, რათა ახსნას ყველა არსებული მონაცემი. ერთი შესაძლო გამოსავალი არის ბნელი ენერგიის რაოდენობის შეცვლა, რაც იწვევს სამყაროს აჩქარებულ გაფართოებას. მიუხედავად იმისა, რომ მეცნიერთა უმეტესობა მომხრეა ფიზიკის განახლების გარეშე, პრობლემა გადაუჭრელი რჩება.