Meie galaktika asub tohutu mulli sees, kus ainet on vähe

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Võib-olla elame mullis. Kuid see pole vaevalt kõige kummalisem asi, mida olete meie universumist kuulnud. Nüüd on arvukate teooriate ja hüpoteeside hulgast esile kerkinud veel üks. Uus uuring on katse lahendada kaasaegse füüsika üks raskemaid mõistatusi: miks pole meie universumi paisumiskiiruse mõõtmistel mõtet?

Artikli autorite sõnul on lihtsaim seletus, et meie galaktika asub Universumi madala tihedusega piirkonnas – mis tähendab, et suurem osa ruumist, mida me teleskoopide kaudu selgelt näeme, on osa hiiglaslikust mullist. Ja see anomaalia, kirjutavad teadlased, segab tõenäoliselt Hubble’i konstandi – universumi paisumise kirjeldamiseks kasutatava konstandi – mõõtmist.

Kuidas universum arenes?

Proovige ette kujutada, milline see mull universumi skaalal välja näeks. See on üsna keeruline, kuna suurem osa kosmosest on kosmos, tühjuses on hajutatud käputäis galaktikaid ja tähti. Kuid nagu vaadeldavas universumis asuvad piirkonnad, kus aine on tihedalt koondunud või, vastupidi, asub üksteisest kaugel, kogunevad tähed ja galaktikad kosmose erinevates osades erineva tihedusega.

Taustkiirgus (või kosmiline mikrolaine taustkiirgus) – see termiline kiirgus, mis tekkis varases universumis ja täidab seda ühtlaselt – võimaldab teadlastel peaaegu täiusliku täpsusega määrata meid ümbritseva universumi ühtlast temperatuuri. Tänapäeval teame, et see temperatuur on 2,7K (Kelvin on temperatuuriskaala, kus 0 kraadi on absoluutne null). Space.com andmetel on aga lähemal vaatlusel näha selles temperatuuris väikseid kõikumisi. Mudelid, kuidas universum on aja jooksul arenenud, viitavad sellele, et need väikesed ebakõlad tekitavad lõpuks rohkem või vähem tihedaid ruumipiirkondi. Ja sellised madala tihedusega piirkonnad oleksid enam kui piisavad, et moonutada Hubble'i konstandi mõõtmisi nii, nagu see praegu toimub.

Absoluutne null on termin, mis tähendab molekulide liikumise täielikku peatumist. Absoluutset nulltemperatuuri ei ole võimalik saavutada. 1995. aastal üritasid seda teha Eric Cornell ja Carl Wiemann, kuid rubiidiumiaatomite jahutamisel see neil ei õnnestunud. Seetõttu ei ole temperatuurimuutuse ühikul kelvinites negatiivseid väärtusi.

Kuidas Hubble'i konstanti mõõdetakse?

Tänapäeval on Hubble'i konstandi mõõtmiseks kaks peamist viisi. Üks neist põhineb CMB ülitäpsetel mõõtmistel, mis näivad olevat ühtsed kogu meie universumis, kuna see tekkis vahetult pärast Suurt Pauku. Teine võimalus põhineb supernoovadel ja pulseerivatel muutuvatel tähtedel lähedalasuvates galaktikates, mida tuntakse tsefeididena. Tuletame meelde, et tsefeididel ja supernoovadel on omadused, mis võimaldavad täpselt määrata, kui kaugel nad Maast asuvad ja millise kiirusega meist eemalduvad. Astronoomid on neid kasutanud, et ehitada vaadeldava universumi erinevatele maamärkidele kaugusredel. Sama "redelit" kasutasid teadlased Hubble'i konstandi tuletamiseks. Kuid kuna tsefeidide ja CMB mõõtmised on viimase kümnendi jooksul muutunud täpsemaks, on selgunud, et andmed ei ühti. Ja erinevate vastuste olemasolu tähendab tavaliselt seda, et on midagi, mida me ei tea.

Nii et tegelikult ei tähenda see ainult universumi praeguse paisumiskiiruse mõistmist, vaid ka selle mõistmist, kuidas universum arenes ja paisus ning mis kogu selle aja aegruumiga toimus.

Galaktikad mullis

Mõned füüsikud usuvad, et on olemas mingi "uus füüsika", mis määrab tasakaalutuse – midagi universumis, millest me aru ei saa ja mis on kosmoseobjektide ootamatu käitumise põhjuseks. Uuringu autori Lucas Lombrizeri sõnul oleks uus füüsika Hubble'i konstandi jaoks väga põnev lahendus, kuid see eeldab tavaliselt keerukamat mudelit, mis nõuab selgeid tõendeid ja mida peavad toetama sõltumatud mõõtmised. Teised teadlased usuvad, et probleem peitub meie arvutustes.

2020. aasta aprillis ajakirjas Physics Letters B avaldatavas uues artiklis pakutud lahendus on eeldada, et kogu meie galaktika ja ka mitu tuhat lähedalasuvat galaktikat on mullis, kus ainet on vähe – tähti, gaase ja tolmu. pilved. Uuringu autori sõnul võiks 250 miljoni valgusaasta läbimõõduga mull, mis sisaldab umbes poole ülejäänud universumi tihedusest, ühildada universumi paisumiskiiruse erinevaid arve.