Ғалам қате болып шықты

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Космологтардың алдында ғалам туралы адам білімінің жетілмегендігін көрсететін күрделі ғылыми мәселе тұр. Күрделілік Әлемнің кеңею жылдамдығы сияқты тривиальды нәрсеге қатысты. Өйткені, әртүрлі әдістер әртүрлі мағыналарды көрсетеді - және әзірге ешкім оғаш сәйкессіздікті түсіндіре алмайды.

Ғарыштық жұмбақ

Қазіргі уақытта «Lambda-CDM» (ΛCDM) стандартты космологиялық моделі ғаламның эволюциясы мен құрылымын барынша дәл сипаттайды. Бұл модельге сәйкес, ғаламның жедел кеңеюін тудыратын нөлден басқа оң космологиялық тұрақты (лямбда термині) бар. Сонымен қатар, ΛCDM CMB (ғарыштық микротолқынды фон) байқалатын құрылымын, Ғаламдағы галактикалардың таралуын, сутегі және басқа да жеңіл атомдардың көптігін және вакуумның кеңею жылдамдығын түсіндіреді. Дегенмен, кеңею жылдамдығындағы елеулі сәйкессіздік модельді түбегейлі өзгерту қажеттілігін көрсетуі мүмкін.

Француз ұлттық ғылыми зерттеулер орталығының және Монпельедегі Ғалам және бөлшектер зертханасының теоретик физигі Вивиан Пулен бұл мынаны білдіреді: жас ғаламда біз әлі білмейтін маңызды нәрсе болды деп санайды. Мүмкін бұл белгісіз қараңғы энергия түріне немесе субатомдық бөлшектердің жаңа түріне байланысты құбылыс болуы мүмкін. Модель оны ескерсе, сәйкессіздік жойылады.

Дағдарыс шегінде

Ғаламның кеңею жылдамдығын анықтау әдістерінің бірі микротолқынды фон – Үлкен жарылыстан кейін 380 мың жылдан кейін пайда болған реликтік сәулеленуді зерттеу болып табылады. ΛCDM CMB-дегі үлкен ауытқуларды өлшеу арқылы Хаббл тұрақтысын алу үшін пайдаланылуы мүмкін. Әр мегапарсек үшін секундына 67, 4 километрге немесе шамамен үш миллион жарық жылына тең болды (мұндай жылдамдықта объектілер бір-бірінен тиісті қашықтықта алшақтайды). Бұл жағдайда қате мегапарсек үшін секундына 0,5 шақырымды ғана құрайды.

Егер біз басқа әдісті қолдана отырып шамамен бірдей мән алсақ, онда бұл стандартты космологиялық модельдің жарамдылығын растайды. Ғалымдар стандартты шамдардың көрінетін жарықтығын өлшеді - жарықтығы әрқашан белгілі объектілер. Мұндай объектілер, мысалы, Ia типті суперновалар – үлкен серік жұлдыздардың затын енді жұтып, жарылып кете алмайтын ақ ергежейлілер. Стандартты шамдардың көрінетін жарықтығы арқылы сіз оларға дейінгі қашықтықты анықтай аласыз. Параллельді түрде супернованың қызыл ығысуын, яғни жарықтың толқын ұзындығының спектрдің қызыл аймағына ығысуын өлшеуге болады. Қызыл жылжу неғұрлым көп болса, объектіні бақылаушыдан шығару жылдамдығы соғұрлым жоғары болады.

Осылайша, Әлемнің кеңею жылдамдығын анықтау мүмкін болады, бұл жағдайда әрбір мегапарсек үшін секундына 74 километрге тең болады. Бұл ΛCDM алынған мәндерге сәйкес келмейді. Дегенмен, өлшем қателігі сәйкессіздікті түсіндіре алуы екіталай.

Санта-Барбара Калифорния университетінің Кавли теориялық физика институтының қызметкері Дэвид Гросстың айтуынша, бөлшектер физикасында мұндай сәйкессіздік проблема емес, дағдарыс деп аталады. Алайда бірқатар ғалымдар бұл бағамен келіспеді. Жағдай ерте Ғаламды зерттеуге негізделген басқа әдіспен қиындады, атап айтқанда бариондық акустикалық тербелістер – ерте Ғаламды толтыратын көрінетін материяның тығыздығындағы тербелістер. Бұл тербеліс плазмалық акустикалық толқындардан туындайды және әрқашан белгілі өлшемдерге ие, бұл оларды стандартты шамдар сияқты етеді. Басқа өлшемдермен біріктірілген олар ΛCDM-ге сәйкес Хаббл тұрақтысын береді.

Жаңа үлгі

Ia типті суперноваларды пайдалану кезінде ғалымдар қателескен болуы мүмкін. Алыстағы нысанға дейінгі қашықтықты анықтау үшін қашықтық баспалдағын салу керек.

Бұл баспалдақтың бірінші сатысы Цефеидтер – период-жарық қатынасы нақты айнымалы жұлдыздар. Цефеидтерді ең жақын түрдегі Ia суперноваға дейінгі қашықтықты анықтау үшін пайдалануға болады. Зерттеулердің бірінде Цефеидтердің орнына қызыл алыптар қолданылды, олар өмірдің белгілі бір кезеңінде максималды жарықтыққа жетеді - бұл барлық қызыл алыптар үшін бірдей.

Нәтижесінде Хаббл тұрақтысы мегапарсек үшін секундына 69,8 шақырымды құрады. Дағдарыс жоқ, дейді Чикаго университетінің қызметкері Венди Фридман, қағаз авторларының бірі.

Бірақ бұл мәлімдеме де күмән тудырды. H0LiCOW ынтымақтастығы гравитациялық линзаның көмегімен Хаббл константасын өлшеді, бұл әсер үлкен дене оның артындағы алыстағы объектінің сәулелерін иген кезде пайда болады. Соңғысы квазарлар болуы мүмкін - аса массивті қара құрдыммен қоректенетін белсенді галактикалардың ядролары. Гравитациялық линзалардың арқасында бір квазардың бірнеше кескіні бірден пайда болуы мүмкін. Осы суреттердің жыпылықтауын өлшеу арқылы ғалымдар мегапарсек үшін секундына 73,3 шақырым болатын жаңартылған Хаббл тұрақтысын шығарды. Сонымен қатар, ғалымдар соңғы уақытқа дейін алаяқтық мүмкіндігін жоққа шығаратын ықтимал нәтижені білмеді.

Газдың қара тесік айналасында айналуы кезінде пайда болған табиғи мазерлерден Хаббл тұрақтысын өлшеу нәтижесі мегапарсекке секундына 74 километр болды. Басқа әдістер мегапарсекке секундына 76,5 және 73,6 шақырымды берді. Ғаламдағы материяның таралуын өлшеуде де мәселелер туындайды, өйткені гравитациялық линза микротолқынды фонын өлшеуімен салыстырғанда басқа мән береді.

Егер сәйкессіздік өлшеу қателеріне байланысты емес екені анықталса, қазіргі уақытта бар барлық деректерді түсіндіру үшін жаңа теория қажет болады. Мүмкін болатын шешім - ғаламның жедел кеңеюіне әкелетін қараңғы энергияның мөлшерін өзгерту. Ғалымдардың көпшілігі физиканы жаңартпай жұмыс істеуді жақтағанымен, мәселе әлі де шешімін таппай отыр.