Analizând rezultatele observațiilor galaxiilor și radiațiilor relicve, astronomii au ajuns la concluzia că distribuția materiei în Univers (regiunea spațiului studiat a depășit 100 Mpc în diametru) este uniformă și izotropă, adică nu depinde de poziție și direcția în spațiu (vezi Cosmologie) . Și astfel de proprietăți ale spațiului, conform teoriei relativității, implică inevitabil o schimbare în timp a distanțelor dintre corpurile care umplu Universul, adică Universul trebuie să se extindă sau să se contracte, iar observațiile indică o expansiune.
Expansiunea Universului diferă semnificativ de expansiunea obișnuită a materiei, de exemplu, de expansiunea gazului într-un cilindru. Gazul, în expansiune, schimbă poziția pistonului în cilindru, dar cilindrul rămâne neschimbat. În Univers există o expansiune a întregului spațiu ca întreg. Prin urmare, întrebarea în ce direcție are loc expansiunea își pierde sensul în Univers. Această expansiune are loc la scară foarte mare. În cadrul sistemelor stelare, galaxii, clustere și superclustere de galaxii, expansiunea nu are loc. Astfel de sisteme legate gravitațional sunt izolate de expansiunea generală a Universului.
Concluzia că Universul se extinde este susținută de observațiile deplasării spre roșu în spectrele galaxiilor.
Să fie trimise semnale luminoase dintr-un punct din spațiu în două momente, care sunt observate în alt punct din spațiu.
Din cauza schimbării scarii Universului, adică a creșterii distanței dintre punctele de emisie și de observare a luminii, al doilea semnal trebuie să parcurgă o distanță mai mare decât primul. Și deoarece viteza luminii este constantă, al doilea semnal este întârziat; intervalul dintre semnale în punctul de observaţie va fi mai mare decât în punctul de plecare a acestora. Întârzierea este cu atât mai mare, cu atât distanța dintre sursă și observator este mai mare. Standardul natural de frecvență este frecvența radiației în timpul tranzițiilor electromagnetice în atomi. Datorită efectului descris al expansiunii Universului, această frecvență scade. Astfel, atunci când se observă spectrul de radiații al unei galaxii îndepărtate, toate liniile sale ar trebui să se dovedească a fi deplasate spre roșu în comparație cu spectrele de laborator. Acest fenomen de deplasare spre roșu este efectul Doppler (vezi Viteza radială) de la „retragerea” reciprocă a galaxiilor și este observat în realitate.
Valoarea deplasării spre roșu este măsurată prin raportul dintre frecvența de radiație modificată și cea originală. Modificarea frecvenței este mai mare, cu atât distanța până la galaxia observată este mai mare.
Astfel, prin măsurarea deplasării spre roșu din spectre, se dovedește a fi posibilă determinarea vitezelor v ale galaxiilor cu care acestea se îndepărtează de observator. Aceste viteze sunt legate de distanțe numite constanta Hubble.
Determinarea exactă a valorii este asociată cu mari dificultăți. Pe baza observațiilor pe termen lung, valoarea este acceptată în prezent.
Această valoare corespunde unei creșteri a vitezei de recesiune a galaxiilor, egală cu aproximativ 50-100 km/s pentru fiecare megaparsec de distanță.
Legea lui Hubble face posibilă estimarea distanțelor până la galaxii aflate la distanțe mari de deplasările spre roșu ale liniilor măsurate în spectrele lor.
Legea galaxiilor în retragere este derivată din observațiile de pe Pământ (sau, s-ar putea spune, din Galaxia noastră), și astfel descrie îndepărtarea galaxiilor de pe Pământ (galaxia noastră). Cu toate acestea, nu se poate concluziona din aceasta că Pământul (galaxia noastră) este cel care se află în centrul expansiunii Universului. Construcțiile geometrice simple ne convin că legea lui Hubble este valabilă pentru un observator situat în oricare dintre galaxiile care participă la recesiune.
Legea expansiunii Hubble indică faptul că odată materia din Univers a fost în condiții de densități foarte mari. Timpul care ne separă de această stare poate fi numit în mod condiționat vârsta Universului. Este determinat de valoare
Deoarece viteza luminii este finită, vârsta finită a Universului corespunde regiunii finite a Universului pe care o putem observa în prezent. În acest caz, cele mai îndepărtate părți observabile ale Universului corespund celor mai timpurii momente ale evoluției sale. În aceste momente, diverse particule elementare ar putea să se nască și să interacționeze în Univers. Analizând procesele care au avut loc cu participarea unor astfel de particule în prima secundă a expansiunii Universului, cosmologia teoretică, bazată pe teoria particulelor elementare, găsește răspunsuri la întrebările de ce nu există antimaterie în Univers și chiar de ce. Universul se extinde.
Multe predicții ale teoriei despre procesele fizice ale particulelor elementare se referă la regiunea de energie, care este de neatins în condițiile moderne de laborator terestru, de exemplu, în acceleratoare.
Cu toate acestea, în perioada până în prima secundă a expansiunii Universului, particulele cu o astfel de energie ar fi trebuit să existe. Prin urmare, fizicienii consideră Universul în expansiune ca un laborator natural de particule elementare.
În acest laborator, se pot efectua „experimente de gândire”, se pot analiza modul în care existența unei anumite particule ar afecta procesele fizice din Univers, cum s-ar manifesta una sau alta predicție a teoriei în observațiile astronomice.
Teoria particulelor elementare este implicată în explicarea „masei ascunse” a Universului. Pentru a explica cum s-au format galaxiile, cum se mișcă în grupuri de galaxii și multe alte caracteristici ale distribuției materiei vizibile, se dovedește a fi necesar să presupunem că mai mult de 80% din masa Universului este ascunsă sub formă de particule invizibile, care interacționează slab. În acest sens, neutrinii cu masă de repaus diferită de zero, precum și noi particule ipotetice, sunt discutate pe larg în cosmologie.
Universul nu este static. Acest lucru a fost confirmat de studiile astronomului Edwin Hubble încă din 1929, adică acum aproape 90 de ani. El a fost condus la această idee de observațiile mișcării galaxiilor. O altă descoperire a astrofizicienilor la sfârșitul secolului al XX-lea a fost calculul expansiunii Universului cu accelerație.
Cum se numește expansiunea universului?
Unii sunt surprinși să audă ceea ce oamenii de știință numesc expansiunea universului. Acest nume este asociat cu majoritatea economiei și cu așteptări negative.
Inflația este procesul de expansiune a Universului imediat după apariția sa și cu o accelerare bruscă. Tradus din engleză, „inflație” - „pump up”, „umflate”.
Noi îndoieli cu privire la existența energiei întunecate ca factor în teoria inflației Universului sunt folosite de oponenții teoriei expansiunii.
Apoi oamenii de știință au propus o hartă a găurilor negre. Datele inițiale diferă de cele obținute într-o etapă ulterioară:
- Șaizeci de mii de găuri negre cu distanța dintre cele mai îndepărtate mai mult de unsprezece milioane de ani lumină - date în urmă cu patru ani.
- O sută optzeci de mii de galaxii cu găuri negre la treisprezece milioane de ani lumină distanță. Date obținute de oameni de știință, inclusiv de fizicieni nucleari ruși, la începutul anului 2017.
Această informație, spun astrofizicienii, nu contrazice modelul clasic al Universului.
Rata de expansiune a universului este o provocare pentru cosmologi
Rata de expansiune este într-adevăr o provocare pentru cosmologi și astronomi. Adevărat, cosmologii nu mai susțin că rata de expansiune a Universului nu are un parametru constant, discrepanțele s-au mutat într-un alt plan - când expansiunea a început să se accelereze. Datele despre rătăcirea în spectrul galaxiilor supernove foarte îndepărtate de primul tip demonstrează că expansiunea nu este un proces de debut brusc.
Oamenii de știință cred că universul s-a micșorat în primele cinci miliarde de ani.
Primele consecințe ale Big Bang-ului au provocat mai întâi o expansiune puternică, iar apoi a început o contracție. Dar energia întunecată a influențat în continuare creșterea universului. Și cu accelerație.
Oamenii de știință americani au început să creeze o hartă a dimensiunii universului pentru diferite epoci pentru a afla când a început accelerația. Observând exploziile supernovei, precum și direcția de concentrare în galaxiile antice, cosmologii au observat caracteristici ale accelerației.
De ce universul „accelerează”
Inițial, s-a presupus că în harta compilată, valorile accelerației nu erau liniare, ci s-au transformat într-o sinusoidă. A fost numit „unda universului”.
Valul Universului spune că accelerația nu a mers cu o viteză constantă: a încetinit, apoi a accelerat. Și de mai multe ori. Oamenii de știință cred că au existat șapte astfel de procese în cele 13,81 miliarde de ani de după Big Bang.
Cu toate acestea, cosmologii nu pot răspunde încă la întrebarea de ce depinde accelerația-decelerația. Ipotezele se rezumă la ideea că câmpul energetic din care provine energia întunecată este supus valului Universului. Și, trecând dintr-o poziție în alta, Universul fie extinde accelerația, fie o încetinește.
În ciuda caracterului persuasiv al argumentelor, ele rămân încă o teorie până acum. Astrofizicienii speră că informațiile de la telescopul orbital Planck vor confirma existența unui val în univers.
Când a fost găsită energia întunecată
Pentru prima dată au început să vorbească despre asta în anii nouăzeci din cauza exploziilor de supernove. Natura energiei întunecate este necunoscută. Deși Albert Einstein a evidențiat constanta cosmică în teoria sa a relativității.
În 1916, acum o sută de ani, universul era încă considerat neschimbabil. Dar gravitația a intervenit: masele cosmice s-ar lovi invariabil unele de altele dacă universul ar fi staționar. Einstein declară gravitația datorită forței de respingere cosmice.
Georges Lemaitre va fundamenta acest lucru prin fizică. Vidul conține energie. Datorită vibrațiilor sale, care duc la apariția particulelor și la distrugerea lor ulterioară, energia capătă o forță de respingere.
Când Hubble a dovedit expansiunea universului, Einstein a numit-o aiurea.
Influența energiei întunecate
Universul se desparte cu o viteză constantă. În 1998, lumii au fost prezentate date dintr-o analiză a exploziilor de supernove de tip 1. S-a dovedit că universul crește din ce în ce mai repede.
Acest lucru se întâmplă din cauza unei substanțe necunoscute, a fost supranumită „energie întunecată”. Se dovedește că ocupă aproape 70% din spațiul Universului. Esența, proprietățile și natura energiei întunecate nu au fost studiate, dar oamenii de știință ale acesteia încearcă să afle dacă a existat în alte galaxii.
În 2016, au calculat rata exactă de expansiune pentru viitorul apropiat, dar a apărut o discrepanță: Universul se extinde într-un ritm mai rapid decât au presupus anterior astrofizicienii. Printre oamenii de știință, au izbucnit dispute cu privire la existența energiei întunecate și influența acesteia asupra ratei de expansiune a limitelor universului.
Expansiunea universului are loc fără energie întunecată
Teoria independenței expansiunii Universului față de energia întunecată a fost prezentată de oamenii de știință la începutul anului 2017. Ei explică expansiunea ca o schimbare în structura universului.
Oamenii de știință de la universitățile din Budapesta și Hawaii au ajuns la concluzia că discrepanța dintre calcule și rata reală de expansiune este asociată cu o schimbare a proprietăților spațiului. Nimeni nu a ținut cont de ceea ce se întâmplă cu modelul Universului în timpul expansiunii.
Îndoindu-se de existența energiei întunecate, oamenii de știință explică: cele mai mari concentrate de materie din univers îi afectează expansiunea. În acest caz, restul conținutului este distribuit uniform. Cu toate acestea, faptul rămâne neexplicat.
Pentru a demonstra validitatea ipotezelor lor, oamenii de știință au propus un model de mini-univers. Au prezentat-o sub forma unui set de bule și au început să calculeze parametrii de creștere ai fiecărei bule în ritmul său propriu, în funcție de masa acesteia.
Această modelare a universului le-a arătat oamenilor de știință că se poate schimba fără a ține cont de energie. Și dacă „amesteci” energia întunecată, atunci modelul nu se va schimba, spun oamenii de știință.
În general, controversa este încă în desfășurare. Susținătorii energiei întunecate spun că aceasta afectează extinderea granițelor universului, adversarii își susțin locul, argumentând că concentrația materiei contează.
Rata de expansiune a universului acum
Oamenii de știință sunt convinși că Universul a început să crească după Big Bang. Apoi, acum aproape paisprezece miliarde de ani, s-a dovedit că rata de expansiune a Universului era mai mare decât viteza luminii. Și ea continuă să crească.
Cartea lui Stephen Hawking și Leonard Mlodinov The Shortest History of Time notează că rata de expansiune a limitelor universului nu poate depăși 10% pe miliard de ani.
În vara anului 2016, laureatul Premiului Nobel Adam Riess a calculat distanța până la cefeidele pulsatoare din galaxiile apropiate una de cealaltă pentru a determina care este rata de expansiune a Universului. Aceste date ne-au permis să calculăm viteza. S-a dovedit că galaxiile aflate la o distanță de cel puțin trei milioane de ani lumină se pot îndepărta cu o viteză de aproape 73 km/s.
Rezultatul a fost uimitor: telescoapele în orbită, același Planck, vorbeau despre 69 km/s. De ce a fost înregistrată o astfel de diferență, oamenii de știință nu pot răspunde: ei nu știu nimic despre originea materiei întunecate, pe care se bazează teoria expansiunii Universului.
radiații întunecate
Un alt factor de „accelerare” a universului a fost descoperit de astronomii folosind Hubble. Se crede că radiațiile întunecate au apărut chiar la începutul formării universului. Apoi era mai multă energie în ea, nu contează.
Radiația întunecată „a ajutat” energia întunecată să extindă granițele universului. Diferențele în determinarea vitezei de accelerație s-au datorat naturii necunoscute a acestei radiații, spun oamenii de știință.
Lucrările ulterioare ale lui Hubble ar trebui să facă observațiile mai precise.
Energia misterioasă ar putea distruge universul
Oamenii de știință au în vedere un astfel de scenariu de câteva decenii, datele de la observatorul spațial Planck spun că acest lucru este departe de doar speculații. Au fost publicate în 2013.
„Planck” a măsurat „ecoul” Big Bang-ului, care a apărut la vârsta Universului de aproximativ 380 de mii de ani, temperatura a fost de 2.700 de grade. Și temperatura s-a schimbat. „Planck” a determinat și „compoziția” Universului:
- aproape 5% - stele, praf cosmic, gaz cosmic, galaxii;
- aproape 27% este masa materiei întunecate;
- aproximativ 70% este energie întunecată.
Fizicianul Robert Caldwell a sugerat că energia întunecată are o putere care poate crește. Și această energie va separa spațiu-timp. Galaxia se va îndepărta în următoarele douăzeci până la cincizeci de miliarde de ani, crede omul de știință. Acest proces va avea loc odată cu extinderea tot mai mare a granițelor Universului. Aceasta va rupe Calea Lactee de stea și, de asemenea, se va dezintegra.
S-a măsurat că cosmosul are aproximativ șaizeci de milioane de ani. Soarele va deveni o stea pitică care se estompează și planetele se vor separa de ea. Atunci pământul va exploda. În următoarele treizeci de minute, spațiul va rupe atomii. Finalul va fi distrugerea structurii spațiu-timpului.
Unde merge Calea Lactee?
Astronomii din Ierusalim sunt convinși că Calea Lactee și-a atins viteza maximă, care este mai mare decât rata de expansiune a Universului. Oamenii de știință explică acest lucru prin dorința Căii Lactee către „Marele Atractor”, care este considerat cel mai mare. Așa că Calea Lactee părăsește deșertul cosmic.
Oamenii de știință folosesc diferite metode pentru a măsura viteza de expansiune a Universului, așa că nu există un singur rezultat pentru acest parametru.
MOSCOVA, 26 ianuarie - RIA Novosti. O echipă independentă de oameni de știință a confirmat că universul se extinde într-adevăr și mai rapid acum decât au arătat calculele bazate pe observațiile „ecourilor” Big Bang-ului, potrivit unei serii de cinci articole acceptate pentru publicare în revista Monthly Notices of the Royal. Societatea Astronomică.
„Discrepanțe între rata actuală de expansiune a Universului și ceea ce arată observațiile Big Bang-ului nu numai că au fost confirmate, ci și amplificate de noi date despre modul în care galaxiile îndepărtate curbează lumina. Aceste discrepanțe pot fi generate de „noua fizică”. în afara Modelului Standard al cosmologiei, în special, o altă formă de energie întunecată”, a spus Frederic Coubrin de la Școala Politehnică Federală din Lausanne (Elveția).
Nașterile întunecate ale universului
În 1929, celebrul astronom Edwin Hubble a demonstrat că Universul nostru nu stă pe loc, ci se extinde treptat, observând mișcarea galaxiilor departe de noi. La sfârșitul secolului al XX-lea, astrofizicienii au descoperit, observând supernove de tip 1, că se extinde nu cu o viteză constantă, ci cu o viteză accelerată. Motivul pentru aceasta, așa cum cred oamenii de știință astăzi, este energia întunecată - o substanță misterioasă care acționează asupra materiei ca un fel de „antigravitație”.
În iunie anul trecut, laureatul Nobel Adam Reiss și colegii săi, care au descoperit acest fenomen, au calculat rata exactă de expansiune a universului de astăzi folosind stele variabile Cepheid din galaxiile învecinate, a căror distanță poate fi calculată cu o precizie ultra-înaltă.
Această rafinare a dat un rezultat extrem de neașteptat - s-a dovedit că două galaxii, separate de o distanță de aproximativ 3 milioane de ani lumină, zboară separat cu o viteză de aproximativ 73 de kilometri pe secundă. O astfel de cifră este mult mai mare decât datele obținute cu ajutorul telescoapelor orbitale WMAP și Planck - 69 de kilometri pe secundă și nu poate fi explicată folosind ideile noastre despre natura energiei întunecate și mecanismul nașterii Universului.
Riess și colegii săi au sugerat că există și o a treia substanță „întunecată” – „radiația întunecată” (radiația întunecată), care a făcut-o să accelereze mai repede decât previziunile teoretice din primele zile ale vieții Universului. O astfel de afirmație nu a trecut neobservată, iar colaborarea H0LiCOW, care include zeci de astronomi de pe toate continentele planetei, a început să testeze această ipoteză prin observarea quasarelor, nucleele active ale galaxiilor îndepărtate.
Joc de lumânări și lentile cosmice
Quasarii, datorită unei găuri negre uriașe în centrul lor, îndoaie structura spațiu-timpului într-un mod special, amplificând lumina care trece prin vecinătatea ei, ca o lentilă gigantică.
Dacă doi quasari sunt amplasați unul în spatele celuilalt pentru observatorii de pe Pământ, apare un lucru interesant - lumina quasarului mai îndepărtat se va despărți atunci când trece prin lentila gravitațională a primului nucleu galactic. Din această cauză, vom vedea nu doi, ci cinci quasari, dintre care patru vor fi „copii” ușoare ale unui obiect mai îndepărtat. Cel mai important, fiecare copie va fi o „fotografie” a quasarului în momente diferite ale vieții sale, datorită faptului că lumina lor a luat o perioadă diferită de timp pentru a ieși din lentila gravitațională.
Durata acestui timp, după cum explică oamenii de știință, depinde de rata de expansiune a Universului, ceea ce face posibilă calcularea acestuia prin observarea unui număr mare de quasari îndepărtați. Este exact ceea ce făceau participanții H0LiCOW, căutând quasari „dubli” similari și observându-le „copiile”.
În total, Kubrin și colegii săi au găsit trei „matryoshka” similare de quasar și le-au studiat în detaliu folosind telescoapele orbitale Hubble și Spitzer și o serie de telescoape de la sol din Insulele Hawaii și Chile. Aceste măsurători, potrivit cercetătorilor, le-au permis să măsoare constanta Hubble la distanța cosmologică „medie”, cu un nivel de eroare de 3,8%, care este de câteva ori mai bun decât rezultatele obținute anterior.
Aceste calcule au arătat că Universul se extinde cu o viteză de aproximativ 71,9 kilometri pe secundă, ceea ce corespunde în general rezultatului pe care Riess și colegii săi l-au obținut la distanțe cosmologice „aproape” și vorbește în favoarea existenței unei treimi „întunecate” substanță care a accelerat universul în tinerețe. Un alt mod de a explica discrepanțele cu datele este că Universul nu este de fapt plat, ci seamănă cu o sferă sau „acordeon”. În plus, este posibil ca cantitatea sau proprietățile materiei întunecate să se fi schimbat în ultimii 13 miliarde de ani, datorită cărora Universul a început să crească mai rapid.
În orice caz, oamenii de știință intenționează să studieze încă o sută de quasari similari pentru a verifica fiabilitatea datelor lor și pentru a înțelege cum poate fi explicat un astfel de comportament neobișnuit al Universului, care nu se încadrează în teoriile cosmologice standard.
Deci unde se extinde de fapt universul? Da, nicăieri. Nu există un dulap plin cu lucruri. Dar pentru a înțelege acest lucru, să ne uităm la ce are de spus relativitatea generală despre spațiu-timp.
În relativitatea generală (după cum spun profesioniștii), cea mai importantă proprietate a spațiului (și a timpului) este distanța (și intervalul de timp) dintre două puncte. De fapt, distanța definește pe deplin spațiul. Evoluția scării distanței este determinată de cantitatea de materie și energie din spațiu, iar pe măsură ce timpul trece, scara crește, la fel și distanța dintre galaxii. Totuși - și acest lucru este ciudat - acest lucru se întâmplă fără mișcarea reală a galaxiilor.
Poate că în acest moment intuiția ta a eșuat. Dar asta nu ne va împiedica să descoperim ciudateniile.
Am spus deja că galaxiile se îndepărtează de noi. Nu chiar. Este mai ușor pentru oamenii de știință să explice ce se întâmplă cu adevărat. Ei te înșală.
„Dar stai!” va spune cel mai priceput din punct de vedere științific dintre voi. - „Măsurăm deplasarea Doppler a galaxiilor îndepărtate”. Această așa-numită „deplasare spre roșu” despre care știți este fixată pe Pământ și, ca sirena unei ambulanțe care trece, ne face să știm că există mișcare. Dar nu asta se întâmplă la scară cosmologică. Doar că, de când galaxiile îndepărtate au emis lumină și a ajuns la noi, scara spațiului s-a schimbat serios, a crescut. Pe măsură ce spațiul s-a extins, la fel și lungimea de undă a fotonilor, deci lumina este roșie.
Din această abordare rezultă o altă întrebare: „Se extinde Universul cu adevărat mai repede decât viteza luminii?”. Este absolut adevărat că cele mai îndepărtate galaxii își măresc distanța față de noi mai repede decât viteza luminii, dar și ce? Nu se mișcă mai repede decât lumina (în general stau nemișcați). Mai mult, știind acest lucru nu te va ajuta în niciun fel: informația nu este transmisă. Dacă trimiteți un pachet de mâncare într-o altă galaxie, mai rapid decât viteza luminii, acest lucru nu se va face (și aici, în principiu,). Viteza luminii rămâne limitatorul universal de viteză.
Am dat cea mai comună (bine, sau consacrată în domeniul relativiștilor) opinie despre expansiunea cosmologică, dar va fi logic să încheiem cu ceea ce nu înțelegem deloc. Toate cele de mai sus funcționează grozav atâta timp cât ai loc să faci un pas înainte și să te întinzi. Dar ce s-a întâmplat la început, ce a făcut ca spațiul să se formeze literalmente din nimic? Fizica nu are răspuns la această întrebare. Și va trebui să așteptăm până când va apărea și va pune în lumină această problemă.
Nici măcar astronomii nu înțeleg întotdeauna expansiunea universului corect. Un balon care se umfla este o analogie veche, dar bună pentru expansiunea universului. Galaxiile situate pe suprafața mingii sunt nemișcate, dar pe măsură ce Universul se extinde, distanța dintre ele crește, iar dimensiunile galaxiilor în sine nu cresc.
În iulie 1965, oamenii de știință au anunțat descoperirea unor semne clare ale expansiunii universului dintr-o stare inițială mai fierbinte și mai densă. Au găsit strălucirea răcoritoare a Big Bang-ului - CMB. Din acel moment, expansiunea și răcirea Universului au stat la baza cosmologiei. Expansiunea cosmologică ne permite să înțelegem cum s-au format structurile simple și cum s-au dezvoltat treptat în structuri complexe. La 75 de ani de la descoperirea expansiunii universului, mulți oameni de știință nu pot pătrunde adevăratul său sens. James Peebles, un cosmolog la Universitatea Princeton care studiază CMB, a scris în 1993: „Mi se pare că nici măcar experții nu știu care sunt semnificația și posibilitățile modelului Big Bang fierbinte”.
Fizicieni renumiți, autori de manuale de astronomie și popularizatori ai științei dau uneori o interpretare incorectă sau distorsionată a expansiunii Universului, care a stat la baza modelului Big Bang. La ce ne referim când spunem că universul se extinde? Fără îndoială, împrejurarea în care se vorbește acum despre accelerarea expansiunii este confuză, iar acest lucru ne încurcă.
PREZENTARE GENERALĂ: O EROARE COSMICĂ
* Expansiunea Universului, unul dintre conceptele fundamentale ale științei moderne, este încă interpretată diferit.
* Termenul „Big Bang” nu trebuie luat la propriu. El nu a fost o bombă care a explodat în centrul universului. A fost o explozie a spațiului în sine, care a avut loc peste tot, la fel cum suprafața unui balon umflat se extinde.
* Înțelegerea diferenței dintre expansiunea spațiului și expansiunea spațiului este esențială pentru înțelegerea dimensiunii universului, a vitezei cu care galaxiile se retrag, precum și a posibilităților de observații astronomice și a naturii accelerației de expansiune pe care este probabil să o experimenteze universul. .
* Modelul Big Bang descrie doar ce s-a întâmplat după el.
Ce este o extensie?
Când ceva familiar se extinde, cum ar fi un loc umed sau Imperiul Roman, ele devin mai mari, granițele lor se depărtează și încep să ocupe un volum mai mare în spațiu. Dar universul pare să nu aibă limite fizice și nu are unde să se miște. Expansiunea universului nostru este foarte asemănătoare cu umflarea unui balon. Distanțele până la galaxiile îndepărtate sunt în creștere. Astronomii spun de obicei că galaxiile se retrag sau fug de noi, dar ele nu se mișcă prin spațiu ca fragmentele unei „bombe Big Bang”. În realitate, spațiul dintre noi și galaxii se extinde, mișcându-se haotic în interiorul unor clustere practic imobile. CMB umple universul și servește ca un cadru de referință, ca suprafața de cauciuc a unui balon, față de care poate fi măsurată mișcarea.
Fiind în afara mingii, vedem că extinderea suprafeței sale curbate bidimensionale este posibilă doar pentru că se află în spațiul tridimensional. În a treia dimensiune se află centrul mingii, iar suprafața acesteia se extinde în volumul care o înconjoară. Pe baza acestui fapt, s-ar putea concluziona că expansiunea lumii noastre tridimensionale necesită prezența unei a patra dimensiuni în spațiu. Dar, conform teoriei generale a relativității a lui Einstein, spațiul este dinamic: se poate extinde, contracta și îndoi.
Ambuteiaj
Universul este autosuficient. Nu necesită un centru pentru a se extinde din el, nici spațiu liber în exterior (oriunde ar fi) pentru a se extinde acolo. Este adevărat că unele dintre teoriile mai noi, cum ar fi teoria corzilor, postulează dimensiuni suplimentare, dar nu sunt necesare pe măsură ce universul nostru tridimensional se extinde.
În universul nostru, ca și pe suprafața unui balon, fiecare obiect se îndepărtează de toate celelalte. Astfel, Big Bang-ul nu a fost o explozie în spațiu, ci mai degrabă o explozie a spațiului în sine, care nu a avut loc într-o anumită locație și apoi se extinde în vidul din jur. S-a întâmplat peste tot în același timp.
CUM A FOST BIG BANG-UL?
GRESIT: Universul s-a născut când materia, ca o bombă, a explodat într-un anumit loc. Presiunea era mare în centru și scăzută în golul din jur, ceea ce a făcut ca materia să se extindă.
DREAPTA: A fost o explozie a spațiului însuși care a pus materia în mișcare. Spațiul și timpul nostru au apărut în Big Bang și au început să se extindă. Nu era niciun centru nicăieri, pentru că condițiile erau aceleași peste tot, nu a existat nicio cădere de presiune caracteristică unei explozii obișnuite.
Dacă ne imaginăm că derulăm filmul, vom vedea cum toate regiunile universului sunt comprimate și galaxiile converg până când toate se ciocnesc împreună într-un Big Bang, ca mașinile într-un ambuteiaj. Dar comparația nu este completă. Dacă a fost un accident, atunci ai putea evita ambuteiajul auzind rapoarte despre acesta la radio. Dar Big Bang-ul a fost o catastrofă care nu a putut fi evitată. Este ca și cum suprafața Pământului și toate drumurile de pe el ar fi mototolite, dar mașinile au rămas de aceeași dimensiune. În cele din urmă, mașinile s-ar ciocni și nicio comunicare radio nu ar fi putut împiedica acest lucru. La fel și Big Bang-ul: s-a întâmplat peste tot, spre deosebire de explozia unei bombe, care are loc la un anumit punct, iar fragmentele se împrăștie în toate direcțiile.
Teoria Big Bang nu ne oferă informații despre dimensiunea universului și nici măcar dacă acesta este finit sau infinit. Teoria relativității descrie modul în care fiecare regiune a spațiului se extinde, dar nu spune nimic despre dimensiune sau formă. Cosmologii susțin uneori că universul nu a fost cândva mai mare decât un grapefruit, dar ei înseamnă doar partea din el pe care o putem observa acum.
Locuitorii din Nebuloasa Andromeda sau din alte galaxii au propriile lor universuri observabile. Observatorii din Andromeda pot vedea galaxii care ne sunt inaccesibile, pur și simplu pentru că sunt puțin mai aproape de ele; dar ei nu le pot contempla pe cele pe care le considerăm noi. Universul lor observabil avea și mărimea unui grapefruit. Ne putem imagina că universul timpuriu a fost ca o grămadă de aceste fructe, întinzându-se la infinit în toate direcțiile. Deci ideea că Big Bang-ul a fost „mic” este greșită. Spațiul universului este nelimitat. Și indiferent cum îl comprimați, așa va rămâne.
mai rapid decat lumina
Concepțiile greșite sunt, de asemenea, asociate cu o descriere cantitativă a extensiei. Rata cu care distanțele dintre galaxii cresc urmează un model simplu identificat de astronomul american Edwin Hubble în 1929: viteza de retragere a unei galaxii v este direct proporțională cu distanța ei de la noi d, sau v = Hd. Coeficientul de proporționalitate H se numește constantă Hubble și determină viteza de expansiune a spațiului atât în jurul nostru, cât și în jurul oricărui observator din Univers.
Unii sunt confuzi de faptul că nu toate galaxiile respectă legea lui Hubble. Cea mai apropiată galaxie mare de noi (Andromeda) se deplasează în general spre noi și nu departe de noi. Există astfel de excepții, deoarece legea lui Hubble descrie doar comportamentul mediu al galaxiilor. Dar fiecare dintre ele poate avea și o mică mișcare proprie, deoarece influența gravitațională a galaxiilor una asupra celeilalte, cum ar fi Galaxia noastră și Andromeda, de exemplu. Galaxiile îndepărtate au, de asemenea, viteze haotice mici, dar la o distanță mare de noi (pentru o valoare mare a d), aceste viteze aleatorii sunt neglijabil de mici pe fondul unor viteze mari de retragere (v). Prin urmare, pentru galaxiile îndepărtate, legea lui Hubble este îndeplinită cu mare precizie.
Conform legii lui Hubble, universul nu se extinde într-un ritm constant. Unele galaxii se îndepărtează de noi cu o viteză de 1 mii km/s, altele care sunt de două ori mai departe cu o viteză de 2 mii km/s etc. Astfel, legea lui Hubble indică faptul că, pornind de la o anumită distanță, numită distanță Hubble, galaxiile se îndepărtează cu o viteză superluminală. Pentru valoarea măsurată a constantei Hubble, această distanță este de aproximativ 14 miliarde de ani lumină.
Dar teoria relativității speciale a lui Einstein nu spune că niciun obiect nu poate călători mai repede decât viteza luminii? Această întrebare a derutat multe generații de studenți. Și răspunsul este că teoria relativității speciale este aplicabilă numai vitezelor „normale” - mișcării în spațiu. Legea lui Hubble se referă la rata de îndepărtare cauzată de expansiunea spațiului în sine, nu de mișcarea prin spațiu. Acest efect al teoriei generale a relativității nu este supus teoriei speciale a relativității. Prezența unei viteze de îndepărtare peste viteza luminii nu încalcă în niciun fel teoria privată a relativității. Este încă adevărat că nimeni nu poate ajunge din urmă cu un fascicul de lumină.
SE POATE RETIRA GALAXII LA O VITEZĂ MAI MULTĂ DECÂT VITEZA LUMINII?
GRESIT: Teoria specială a relativității a lui Einstein interzice acest lucru. Luați în considerare o regiune a spațiului care conține mai multe galaxii. Datorită expansiunii sale, galaxiile se îndepărtează de noi. Cu cât galaxia este mai departe, cu atât viteza ei este mai mare (săgeți roșii). Dacă viteza luminii este limita, atunci viteza de îndepărtare ar trebui în cele din urmă să devină constantă.
DREAPTA: Desigur că pot. Teoria privată a relativității nu ia în considerare viteza de îndepărtare. Viteza de îndepărtare crește infinit cu distanța. Dincolo de o anumită distanță, numită distanța Hubble, depășește viteza luminii. Aceasta nu este o încălcare a teoriei relativității, deoarece îndepărtarea este cauzată nu de mișcarea în spațiu, ci de expansiunea spațiului în sine.
ESTE POSIBIL SĂ VEDEȚI GALAXII ÎNVĂRTÂND MAI RAPID DECÂT LUMINA?
GRESIT: Desigur că nu. Lumina din astfel de galaxii călătorește cu ele. Să fie galaxia în afara distanței Hubble (sfera), adică. îndepărtându-se de noi mai repede decât viteza luminii. Emite un foton (marcat cu galben). Pe măsură ce fotonul zboară prin spațiu, spațiul însuși se extinde. Distanța până la Pământ crește mai repede decât parcurge fotonul. El nu va ajunge niciodată la noi.
DREAPTA: Bineînțeles că puteți, deoarece rata de expansiune se modifică în timp. La început, fotonul este de fapt distrus de expansiune. Cu toate acestea, distanța Hubble nu este constantă: crește și, în cele din urmă, fotonul poate cădea în sfera Hubble. Odată ce se întâmplă acest lucru, fotonul va călători mai repede decât se îndepărtează Pământul și va putea ajunge la noi.
Întinderea fotonilor
Primele observații care arată că universul se extinde au fost făcute între 1910 și 1930. În laborator, atomii emit și absorb lumină întotdeauna la anumite lungimi de undă. Același lucru se observă în spectrele galaxiilor îndepărtate, dar cu o deplasare către regiunea cu lungimi de undă lungi. Astronomii spun că radiația galaxiei este deplasată spre roșu. Explicația este simplă: pe măsură ce spațiul se extinde, unda luminoasă se întinde și, prin urmare, slăbește. Dacă în timpul în care unda luminoasă a ajuns la noi, Universul s-a dublat, atunci lungimea de undă s-a dublat, iar energia sa s-a slăbit la jumătate.
ipoteza oboselii
De fiecare dată când Scientific American publică un articol despre cosmologie, mulți cititori ne scriu că ei cred că galaxiile nu se îndepărtează cu adevărat de noi și că expansiunea spațiului este o iluzie. Ei cred că deplasarea spre roșu în spectrele galaxiilor este cauzată de ceva de genul „oboselii” de la o călătorie lungă. Un proces necunoscut face ca lumina, care se propagă prin spațiu, să piardă energie și, prin urmare, să devină roșie.
Această ipoteză are mai bine de jumătate de secol și, la prima vedere, pare rezonabilă. Dar este complet incompatibilă cu observațiile. De exemplu, atunci când o stea explodează ca o supernovă, ea explodă și apoi se estompează. Întregul proces durează aproximativ două săptămâni pentru o supernova de tipul pe care astronomii îl folosesc pentru a determina distanțele până la galaxii. În această perioadă de timp, supernova emite un flux de fotoni. Ipoteza oboselii luminoase spune că fotonii vor pierde energie în timpul călătoriei, dar observatorul va primi în continuare un flux de fotoni care durează două săptămâni.
Cu toate acestea, în spațiul în expansiune, nu numai fotonii înșiși sunt întinși (și, prin urmare, pierd energie), dar și fluxul lor este întins. Prin urmare, este nevoie de mai mult de două săptămâni pentru ca toți fotonii să ajungă pe Pământ. Observațiile confirmă acest efect. O explozie de supernovă într-o galaxie cu o deplasare spre roșu de 0,5 este observată timp de trei săptămâni, iar într-o galaxie cu o deplasare spre roșu de 1 - o lună.
Ipoteza oboselii luminoase contrazice, de asemenea, observațiile spectrului CMB și măsurătorile luminozității suprafeței galaxiilor îndepărtate. Este timpul să punem în pace „lumina obosită” (Charles Lineweaver și Tamara Davis).
Supernovele, ca aceasta din grupul de galaxii Fecioara, ajută la măsurarea expansiunii cosmice. Proprietățile lor observabile exclud teoriile cosmologice alternative în care spațiul nu se extinde.
Procesul poate fi descris în termeni de temperatură. Fotonii emiși de un corp au o distribuție a energiei care se caracterizează în general printr-o temperatură care indică cât de fierbinte este corpul. Pe măsură ce fotonii se deplasează prin spațiul în expansiune, ei pierd energie și temperatura lor scade. Astfel, universul se răcește pe măsură ce se extinde, ca aerul comprimat care iese din balonul unui scafandru. De exemplu, CMB are acum o temperatură de aproximativ 3 K, în timp ce s-a născut la o temperatură de aproximativ 3000 K. Dar de atunci, Universul a crescut în dimensiune cu un factor de 1000, iar temperatura fotonilor a scăzut de acelasi factor. Prin observarea gazelor din galaxii îndepărtate, astronomii măsoară direct temperatura acestei radiații în trecutul îndepărtat. Măsurătorile confirmă că universul se răcește în timp.
Există, de asemenea, unele controverse în relația dintre redshift și viteză. Redshift-ul cauzat de expansiune este adesea confundat cu redshift-ul mai familiar cauzat de efectul Doppler, care, în general, face undele sonore mai lungi dacă sursa sonoră este îndepărtată. Același lucru este valabil și pentru undele de lumină, care devin mai lungi pe măsură ce sursa de lumină se îndepărtează în spațiu.
Redshift-ul Doppler și redshift cosmologic sunt lucruri complet diferite și sunt descrise prin formule diferite. Primul decurge din teoria relativității speciale, care nu ține cont de expansiunea spațiului, iar al doilea decurge din teoria generală a relativității. Aceste două formule sunt aproape aceleași pentru galaxiile din apropiere, dar diferă pentru cele îndepărtate.
Conform formulei Doppler, dacă viteza unui obiect în spațiu se apropie de viteza luminii, atunci deplasarea lui spre roșu tinde spre infinit, iar lungimea de undă devine prea mare și, prin urmare, neobservabilă. Dacă acest lucru ar fi valabil pentru galaxii, atunci cele mai îndepărtate obiecte vizibile de pe cer s-ar retrage cu o viteză semnificativ mai mică decât viteza luminii. Dar formula cosmologică pentru redshift duce la o concluzie diferită. În cadrul modelului cosmologic standard, galaxiile cu o deplasare spre roșu de aproximativ 1,5 (adică, lungimea de undă recepționată a radiației lor este cu 50% mai mare decât valoarea de laborator) se îndepărtează cu viteza luminii. Astronomii au descoperit deja aproximativ 1000 de galaxii cu o deplasare spre roșu mai mare de 1,5. Deci, știm că aproximativ 1000 de obiecte se îndepărtează mai repede decât viteza luminii. CMB vine de la o distanță și mai mare și are o deplasare spre roșu de aproximativ 1000. Când plasma fierbinte a tânărului Univers a emis radiația pe care o primim astăzi, aceasta se îndepărta de noi cu o viteză de aproape 50 de ori mai mare decât cea a luminii.
Alergând pe loc
Este greu de crezut că putem vedea galaxiile mișcându-se mai repede decât viteza luminii, dar acest lucru este posibil datorită unei modificări a ratei de expansiune. Imaginați-vă un fascicul de lumină care vine spre noi de la o distanță mai mare decât distanța lui Hubble (14 miliarde de ani lumină). Se îndreaptă spre noi cu viteza luminii în raport cu locația sa, dar se îndepărtează de noi mai repede decât viteza luminii. Deși lumina se îndreaptă spre noi cu cea mai mare viteză posibilă, nu poate ține pasul cu expansiunea spațiului. Este ca un copil care încearcă să alerge înapoi pe o scară rulantă. Fotonii de la distanța Hubble se mișcă cu viteza maximă pentru a rămâne în același loc.
S-ar putea crede că lumina din regiuni mai îndepărtate decât distanța Hubble nu ar putea ajunge niciodată la noi și nu am vedea-o niciodată. Dar distanța Hubble nu rămâne aceeași, deoarece constanta Hubble, de care depinde, se modifică în timp. Această valoare este proporțională cu viteza de recesiune a două galaxii împărțită la distanța dintre ele. (Orice două galaxii pot fi folosite pentru calcul.) În modelele universului în concordanță cu observațiile astronomice, numitorul crește mai repede decât numărătorul, astfel încât constanta Hubble scade. Prin urmare, distanța Hubble crește. Și dacă da, lumina care nu a ajuns inițial la noi poate fi în cele din urmă în distanța Hubble. Atunci fotonii se vor găsi într-o regiune care se îndepărtează mai încet decât viteza luminii, după care vor putea ajunge la noi.
ESTE COSMIC REDSHIFT CU ADEVĂRAT DOPPLER SHIFT?
GRESIT: Da, pentru că galaxiile în retragere se mișcă prin spațiu. În efectul Doppler, undele luminoase se întind (devin mai roșii) pe măsură ce sursa lor se îndepărtează de observator. Lungimea de undă a luminii nu se schimbă pe măsură ce călătorește prin spațiu. Observatorul primește lumina, îi măsoară deplasarea spre roșu și calculează viteza galaxiei.
DREAPTA R: Nu, redshift nu are nimic de-a face cu efectul Doppler. Galaxia este aproape staționară în spațiu, așa că emite lumină de aceeași lungime de undă în toate direcțiile. Pe parcursul călătoriei, lungimea de undă devine mai mare pe măsură ce spațiul se extinde. Prin urmare, lumina devine treptat roșie. Observatorul primește lumina, îi măsoară deplasarea spre roșu și calculează viteza galaxiei. Deplasarea cosmică spre roșu diferă de deplasarea Doppler, care este confirmată de observații.
Cu toate acestea, galaxia care a emis lumina poate continua să se îndepărteze la viteze superluminale. Astfel, putem observa lumina din galaxii, care, ca și înainte, se vor îndepărta întotdeauna mai repede decât viteza luminii. Într-un cuvânt, distanța Hubble nu este fixă și nu ne indică limitele universului observabil.
Și ce marchează de fapt granița spațiului observabil? Și aici există o oarecare confuzie. Dacă spațiul nu s-ar extinde, atunci am putea observa cel mai îndepărtat obiect acum la o distanță de aproximativ 14 miliarde de ani lumină de noi, adică. distanța pe care a parcurs-o lumina în cele 14 miliarde de ani de la Big Bang. Dar pe măsură ce universul se extinde, spațiul traversat de foton sa extins în timpul călătoriei sale. Prin urmare, distanța actuală până la cel mai îndepărtat dintre obiectele observate este de aproximativ trei ori mai mare - aproximativ 46 de miliarde de ani lumină.
Cosmologii obișnuiau să creadă că trăim într-un univers care încetinește și, prin urmare, putem observa din ce în ce mai multe galaxii. Cu toate acestea, în Universul care se accelerează, suntem îngrădiți de o graniță dincolo de care nu vom vedea niciodată evenimentele care au loc - acesta este orizontul evenimentelor cosmice. Dacă lumina din galaxii se retrage mai repede decât viteza luminii ajunge la noi, atunci distanța Hubble va crește. Dar într-un univers care se accelerează, creșterea lui este interzisă. Un eveniment îndepărtat poate trimite un fascicul de lumină în direcția noastră, dar această lumină va rămâne pentru totdeauna în afara distanței Hubble datorită accelerării expansiunii.
După cum puteți vedea, Universul care se accelerează seamănă cu o gaură neagră, care are și un orizont de evenimente, din exteriorul căruia nu primim semnale. Distanța actuală până la orizontul nostru de evenimente cosmice (16 miliarde de ani lumină) se află în întregime în regiunea noastră observabilă. Lumina emisă de galaxiile care se află acum dincolo de orizontul evenimentelor cosmice nu va putea ajunge niciodată la noi, pentru că. distanța, care corespunde acum la 16 miliarde de ani lumină, se va extinde prea repede. Vom putea vedea evenimentele care au avut loc în galaxii înainte ca acestea să traverseze orizontul, dar nu vom ști niciodată despre evenimentele ulterioare.
Se extinde totul în univers?
Oamenii cred adesea că, dacă spațiul se extinde, atunci totul în el se extinde și el. Dar acest lucru nu este adevărat. Expansiunea ca atare (adică prin inerție, fără accelerare sau decelerare) nu produce nicio forță. Lungimea de undă a unui foton crește odată cu creșterea Universului, deoarece, spre deosebire de atomi și planete, fotonii nu sunt obiecte conectate, ale căror dimensiuni sunt determinate de echilibrul de forțe. Rata schimbătoare de expansiune introduce o nouă forță în echilibru, dar nu poate determina extinderea sau contractarea obiectelor.
De exemplu, dacă gravitația devine mai puternică, măduva spinării s-ar micșora până când electronii din coloana vertebrală ating o nouă poziție de echilibru, puțin mai aproape unul de celălalt. Înălțimea ți-ar scădea puțin, dar contracția s-ar opri aici. În mod similar, dacă am trăi într-un univers dominat de gravitație, așa cum credeau majoritatea cosmologilor în urmă cu câțiva ani, atunci expansiunea ar încetini și toate corpurile ar fi supuse unei ușoare contracție, forțându-le să atingă o dimensiune mai mică de echilibru. Dar, ajungând la el, nu s-ar mai micșora.
CÂT DE MARE E UNIVERSUL OBSERVABIL?
GRESIT: Universul are 14 miliarde de ani, deci partea observabilă a acestuia ar trebui să aibă o rază de 14 miliarde de ani lumină. Luăm în considerare cea mai îndepărtată dintre galaxiile observate - cea ai cărei fotoni emiși imediat după Big Bang au ajuns abia acum la noi. Un an lumină este distanța parcursă de un foton într-un an. Aceasta înseamnă că fotonul a depășit 14 miliarde de ani lumină
DREAPTA: Pe măsură ce spațiul se extinde, regiunea observabilă are o rază mai mare de 14 miliarde de ani lumină. Pe măsură ce fotonul călătorește, spațiul pe care îl traversează se extinde. În momentul în care ajunge la noi, distanța până la galaxia care a emis-o devine mai mult decât calculată din timpul de zbor - de aproximativ trei ori mai mult
De fapt, expansiunea se accelerează, ceea ce este cauzat de o forță slabă care „umflă” toate corpurile. Prin urmare, obiectele legate sunt puțin mai mari decât ar fi într-un univers fără accelerare, deoarece echilibrul de forțe se realizează cu ele la o dimensiune puțin mai mare. Pe suprafața Pământului, accelerația spre exterior de la centrul planetei este o mică fracțiune ($10^(–30)$) din accelerația gravitațională normală către centru. Dacă această accelerație este constantă, atunci nu va determina extinderea Pământului. Doar că planeta capătă o dimensiune puțin mai mare decât ar avea-o fără forța de respingere.
Dar lucrurile se vor schimba dacă accelerația nu este constantă, așa cum cred unii cosmologi. Dacă repulsia crește, atunci acest lucru poate duce în cele din urmă la distrugerea tuturor structurilor și poate duce la un „Big Rip”, care nu s-ar datora expansiunii sau accelerației în sine, ci pentru că accelerația ar fi accelerată.
SE EXPANDEȘTE ȘI OBIECTELE DIN UNIVERS?
GRESIT: Da. Expansiunea face ca universul și tot ce este în el să se extindă. Considerați un grup de galaxii ca un obiect. Pe măsură ce universul devine mai mare, la fel și clusterul. Limita clusterului (linia galbenă) se extinde.
DREAPTA: Nu. Universul se extinde, dar obiectele înrudite din el nu se extind. Galaxiile învecinate se îndepărtează mai întâi, dar în cele din urmă atracția lor reciprocă învinge expansiunea. Un cluster este format de o asemenea dimensiune care corespunde stării sale de echilibru.
Pe măsură ce noile măsurători precise îi ajută pe cosmologi să înțeleagă mai bine expansiunea și accelerația, ei pot pune întrebări și mai fundamentale despre primele momente și cele mai mari scări ale universului. Ce a cauzat extinderea? Mulți cosmologi cred că de vină este un proces numit „inflație” (balonare), un tip special de accelerare a expansiunii. Dar poate că acesta este doar un răspuns parțial: pentru ca acesta să înceapă, se pare că Universul trebuie să fi fost deja în expansiune. Și cum rămâne cu cele mai mari scale dincolo de observațiile noastre? Se extind diferit diferitele părți ale universului, astfel încât universul nostru să fie doar o modestă bulă inflaționistă într-un superunivers gigant? Nimeni nu stie. Dar sperăm că în timp vom putea ajunge la o înțelegere a procesului de expansiune a Universului.
DESPRE AUTORI:
Charles H. Lineweaver și Tamara M. Davis sunt astronomi la Observatorul Mount Stromlo din Australia. La începutul anilor 1990 La Universitatea din California din Berkeley, Lineweaver a făcut parte dintr-un grup de oameni de știință care au descoperit fluctuații în CMB folosind satelitul COBE. Și-a susținut disertația nu numai în astrofizică, ci și în istorie și literatura engleză. Davis lucrează la construirea observatorului spațial Supernova/Acceleration Probe.
OBSERVAȚII LA ARTICOLUL „PARADOXELE BIG BANG-ULUI”
Profesorul Zasov Anatoly Vladimirovici, fiz. Facultatea Universității de Stat din Moscova: Toate neînțelegerile cu care argumentează autorii articolului sunt legate de faptul că, pentru claritate, ei consideră cel mai adesea extinderea unui volum limitat al Universului într-un cadru de referință rigid (mai mult, extinderea unei zone suficient de mici pentru a nu lua în considerare diferența în cursul timpului pe Pământ și pe galaxiile îndepărtate din cadrul de referință al Pământului). De aici și ideea atât a unei explozii, cât și a unei schimbări Doppler, și a unei confuzii larg răspândite cu vitezele de mișcare. Autorii, pe de altă parte, scriu și scriu corect cum arată totul într-un sistem de coordonate non-inerțial (comoving) în care lucrează de obicei cosmologii, deși articolul nu spune direct acest lucru (în principiu, toate distanțele și vitezele depind privind alegerea cadrului de referință și aici există întotdeauna un anumit arbitrar). Singurul lucru care nu este scris clar este că nu este definit ce se înțelege prin distanță în Universul în expansiune. În primul rând, autorii spun că aceasta este viteza luminii înmulțită cu timpul de propagare, iar apoi se spune că este necesar să se țină cont și de expansiune, care a îndepărtat și mai mult galaxia în timp ce lumina era pe drum. Astfel, distanța este deja înțeleasă ca viteza luminii înmulțită cu timpul de propagare pe care l-ar lua dacă galaxia s-ar opri din retragere și ar emite lumină acum. În realitate, totul este mai complicat. Distanța este o mărime dependentă de model și nu poate fi obținută direct din observații, așa că cosmologii se descurcă bine fără ea, înlocuind-o cu redshift. Dar poate că o abordare mai riguroasă este inadecvată aici.
