Бул чоң, чала көрүнгөн галактика ушунчалык чачыранды болгондуктан, астрономдор аны

Космологиянын эң чоң көйгөйлөрү - бул түшүнбөстүктөр

Караңгы материя, караңгы энергия, инфляция жана Биг Бенг реалдуу, ал эми альтернативдүү варианттардын бардыгы таң калыштуу эмес.

Эгерде сиз илимдин акыркы жаңылыктарын угуп турсаңыз, анда ааламдын табияты боюнча көптөгөн карама-каршылыктарды билесиз. Кадимки атом материясын 5тен 1ге салыштырганда караңгы зат керексиз болуп калышы мүмкүн жана ордуна тартылуу мыйзамы өзгөртүлүшү мүмкүн. Ааламдын үчтөн эки бөлүгүн түзгөн караңгы энергия космос мейкиндигинин тездик менен кеңейишине жооп берет, бирок кеңейүү ылдамдыгы өзү менен макулдашылбайт. Космостук инфляцияны жакында айрымдар илимге сыйбаган нерсе деп эсептешет, анткени анын айрым бузуучулары эч нерсени алдын-ала айта албайт, ошондуктан эч нерсени алдын-ала айтууга болбойт.

Эгерде сиз философ Бьорн Экебергдин Илимий Америкага арналган акыркы китебинде жазгандай, булардын бардыгын бириктирсеңиз, космология кризиске учурады деп ойлошуңуз мүмкүн. Бирок сиз кыраакы илимпоз болсоңуз, анда таптакыр тескерисинче болот. Мына эмне үчүн.

Эгер сиз алыскы жана алыскы жакка көз чаптырсаңыз, анда мурункуга караганда андан да алыстайсыз. Канчалык эрте барсаңыз, ошончолук ысыгыраак жана тыгызыраак, аалам дагы аз өнүгөт. Эң алгачкы сигналдар, ысык Биг Бенгден мурун эмне болгонун айтып берет. (NASA / STSCI / A. FEILD (STSCI))

Илим бул фактылардын жыйнагы гана эмес, бирок ал табигый дүйнө жөнүндө биз чогулткан маалыматтардын толук топтомуна таянат. Илим бул ошондой эле үстөмдүк кылган теориялар менен алкактарды мүмкүн болушунча көптөгөн роман сыноолоруна туш болуп, биздин эң ийгиликтүү идеяларыбыздын болжолдуу ырастоолорун тастыктоого же жокко чыгарууга аракет кылган процесс.

Илимдин чектери ушул жерде: биздин алдыңкы теориялардын негиздүүлүгүнүн четинде. Биз алдын-ала божомолдорду жасайбыз, аларды эксперименталдык жана байкоочу жол менен сынап көрөбүз, андан кийин биз алган жаңы маалыматтарды жайгаштыруу үчүн идеяларыбызды чектейбиз, кайра карап чыгабыз же жайылтабыз. Көпчүлүктүн эң негизги кыялы - бул дүйнөбүздү ойлоп таануу жолундагы революция жана азыркы теорияларды андан да ийгиликтүү жана терең нерсе менен алмаштыруу.

BOOMERanG'дин маалыматтары кайтып келгенге чейин, COBEден алынган CMB спектринин көлөмү, Биг Бенгден калган жаркыроо кемчиликсиз кара адам экендигин көрсөттү. Потенциалдуу альтернативалуу түшүндүрмөлөрдүн бири квази-туруктуу абалдагы моделдин болжолунда чагылдырылган жылдыздар болгон, бирок спектралдык интенсивдүүлүктүн болжолдонгон жана байкалган айырмасы бул альтернатива көргөн нерсени түшүндүрө албай тургандыгын көрсөттү. (Э. Сиегель / Галактика арасында)

Биздин алдыңкы илимий теорияларыбыздын жетишкендиктерин чагылдыруу, алардын азыркы чектөөлөрүнөн ашып түшүү оңой иш эмес. Туура байкоолорго карама-каршы келген идеяларга жык толгон адамдар өзүлөрүнө жаккан корутунду алуудан баш тартып, бир топ оор учурларды баштан өткөргөн. Бул илимдин тарыхында кайталанып турган тема жана төмөнкүлөрдү камтыйт:

  • Фред Хойл Космостук микротолкундуу фонун ачкандан кийин дээрлик 40 жыл бою Чоң жарылууну кабыл албай,
  • Halton Arp, ондогон жылдар бою берилип жаткан маалыматтарга карабастан, квазарлар алыскы объектилер эмес деп ырастап,
  • Ханнес Альфвен жана анын кийинки жолдоочулары гравитация Жердин чоң масштабда үстөмдүк кылбай тургандыгын жана плазмалар ааламдын масштабдуу түзүлүшүн аныктайт деп санашат, сансыз байкоолордон кийин да бул идеяны жокко чыгарды.

Илимдин өзү калыс болушу мүмкүн, бирок окумуштуулар андай эмес. Башкалардын колунан келген ошол эле таанып-билүүчүлүккө алдырышыбыз мүмкүн. Өзүбүздүн жактырган тыянактарыбызды тандап алгандан кийин, биз жүйөөлүү ой жүгүртүүлөрдүн адаттары аркылуу өзүбүздү өзүбүз алдайбыз.

Аион тарыхынын схемалык диаграммасы, рионизацияны баса белгилейт. Жылдыздар же галактикалар пайда боло электе, Аалам жарык тосуучу, нейтралдуу атомдорго толгон. Ааламдын көпчүлүгү 550 миллион жылдан кийин кайрадан бириктирилбесе да, биринчи ири толкундар болжол менен 250 миллион жылдан кийин пайда болот, Чоң жарылуудан кийин 50-100 миллион жыл ичинде бир нече бактылуу жылдыздар пайда болушу мүмкүн. туура куралдарды колдонсоңуз, эң алгачкы галактикаларды ачып берсек болот. (SG DjORGOVSKI ET AL., CALTECH DIGITAL MEDIA CENTER)

"Физика бир эле жолу акыркы сапарга узатылат" деген белгилүү афоризм пайда болгон. Бул түшүнүктү алгач Макс Планк төмөнкүдөй билдирүү менен берген:

Жаңы илимий чындык каршылаштарын ишендирип, аларды жарыкты көрүүгө мажбурлабайт, тескерисинче, анын каршылаштары акыры өлүп, ага тааныш жаңы муун өсүп чыкканы үчүн.

Көптөгөн илимпоздордун (атүгүл айрым окумуштуулардын) эч качан түшүнбөгөн чоң көйгөйү: сиз теориялык идеяларыңызды ар дайым бурмалап, аларды жашоого жөндөмдүү жана байкалган нерселерге шайкеш келтире аласыз. Ошондуктан, кандайдыр бир теориянын ачкычы - алдын-ала божомолдорду алдын-ала айтуу: сындуу байкоо же өлчөө жүргүзүлгөнгө чейин. Ошентип, фактылардан кийин параметрлерди ойлонбостон, теорияңызды сынап жатканыңызга көзүңүз жетет.

Чарчаган жарык гипотезасына ылайык, ар бир объекттен алган секундасына фотондордун саны анын алыстыгынын квадратына пропорционалдуу төмөндөйт, ал эми биз көргөн объекттердин саны аралыктын квадратына жараша көбөйөт. Объекттер кызылыраак болушу керек, бирок аралыктын функциясы катары секундасына фотондордун туруктуу санын чыгарышы керек. Бирок кеңейип жаткан ааламда убакыттын өтүшү менен секундасына азыраак фотондор келип түшөт, анткени аалам кеңейген сайын чоң аралыктарды басып өтүүгө туура келет жана энергия да редкультация аркылуу азаят. Атүгүл галактиканын эволюциясы факторлордун таасири менен биз алыскы аралыкта бетибиздин жаркырап түшүп, биз көргөн нерселерге шайкеш келет (WIKIMEDIA COMMONS USER STIGMATELLA AURANTIACA)

Көрүнүп тургандай, ушул тапта биз учурдагы алдыңкы космологиялык модель менен бардык жагынан таптык.

Кеңейип жаткан Аалам деген түшүнүктү 1922-жылы Александр Фридманн теориялык жактан алдын-ала айткан, ал мен Ааламдагы эң маанилүү теңдеме деп атадым. Vesto Slipher, Edwin Hubble жана Milton Humason жүргүзгөн байкоолор муну бир нече жылдан кийин тастыктап, кеңейип жаткан Ааламдын заманбап түшүнүгүнө алып келди.

Пензиас менен Вилсондун алгачкы байкоолору боюнча, галактикалык учак бир нече астрофизикалык нурлануунун булактарын (борборун) чыгарган, ошол эле тегиздиктин үстүндө жана астында радиациянын кемчиликсиз, бирдей фону болгон. Бул радиациянын температурасы жана спектри өлчөндү жана Биг Бенгдин алдын-ала айткандары укмуштуу. (NASA / WMAP ИЛИМ БОРУ)

Ааламдын келип чыгышы боюнча көптөгөн атаандаш түшүндүрмөлөр пайда болду, андан кийин Чоң жарылуу төрт бурчтуу ташка ээ:

  1. кеңейип жаткан Аалам,
  2. Чоң жарылуунун ысык, тыгыз, алгачкы баскычында жаралган жарык элементтеринин болжолдонгон көлөмү,
  3. абсолюттук нөлдөн бир нече градуска жогору болгон фотондордун жылтырашы,
  4. алыстыкта ​​өзгөрүлүшү керек болгон ири масштабдуу структуранын пайда болушу.

Учурда ушул төрт нерсенин бардыгы байкалды, акыркы үчөө Биг Бенгди биринчи жолу сунуш кылгандан кийин пайда болду. Тактап айтканда, 1960-жылдардын орто ченинде фотондордун калган жаркынын ачылышы болду. Ушул төрт байкоону башка эч бир негиз бере албагандыктан, учурда Биг Бенгге ылайыктуу альтернатива жок.

CMBдеги өзгөрүүлөр, масштабдуу түзүлүштүн пайда болушу жана өз ара байланыштары, ошондой эле гравитациялык линзанын заманбап байкоолору, баардыгы бирдей көрүнүшкө ээ: караңгы заттар менен караңгы энергияны камтыган ылдамдап турган аалам. Ар кандай болжолдоолорду сунуш кылган башка варианттарды дагы карап чыгуу керек, бирок бул жерде байкалган далилдердин толук жыйнагы менен салыштыруу керек. (Крис Блэйк жана Сэм Морфиелд)

Эйнштейндин жалпы салыштырмалуулугу башкарган ысык, тыгыз, зат жана радиацияга толгон абалдан башталып, кеңейип, муздап жаткан Ааламдын ачылышынын бир катар мүмкүнчүлүктөрү бар, бирок бул чексиз эмес саны. Ааламда эмне бар болсо, анын кеңейүү ылдамдыгы кандайча өзгөрүп турат жана бул мүмкүн болгон нерсени өтө эле чектейт.

Экебергдин чыгармасында бул сөзсүз түрдө туура болгон бирден-бир билдирүү.

Чоң жарылууну жана Жалпы салыштырмалуулукту башкарган Ааламды кабыл алгандан кийин, караңгы зат менен караңгы энергиянын бар экендигин көрсөткөн көптөгөн далилдер бар. Бул жаңы люкс эмес, бирок 1970-жылдардан бери орнотулуп келаткан. Караңгы энергиянын негизги атаандашы мындан 15 жыл мурун кулап, караңгы зат жана аалам караңгы энергиясы бар Ааламды тастыктап, далилдерди толук көрсөтүп берген.

Үч көзкарандысыз булактан алынган караңгы энергияга тоскоолдуктар: суперновалар, CMB жана BAO (ааламдын ири масштабдуу түзүлүшүндөгү өзгөчөлүк.) Супернова жок болсо дагы, биз караңгы энергияга муктаж болобуз жана ал энергиянын 1/6 бөлүгүн гана алат. табылган зат кадимки зат болушу мүмкүн; калгандары караңгы зат болушу керек. (SUPERNOVA COSMOLOGY ДОЛБООРУ, АМАНУЛЛАХ, ЭТ АЛ., AP.J. (2010))

Көпчүлүк учурда көңүл бурбай турган ачкыч: сиз теорияңыздын же алкактын ийгилигин же ийгиликсиздигин баалоодо далилдердин толук топтомун текшерип чыгыңыз. Албетте, сиз ар дайым жеке байкоолоруңузду таба аласыз, бул сиздин теорияңыздын түшүндүрмөсүн бериши мүмкүн, бирок аны бир байкоо ийгиликтүү түшүндүрө турган нерсе менен алмаштырсаңыз болот дегенди билдирбейт.

Баарын, жаңы байкоону, дагы эле байкала элек жаңы кубулуштарды эсепке алышыңыз керек.

Ар бир альтернативадагы көйгөй ушул. Кеңейип жаткан Ааламга, Биг Бенгге, караңгы материяга, караңгы энергияга же инфляцияга ар кандай альтернатива, бардыгы буга чейин байкалган нерселердин бардыгын эсептей алышпайт, калган бөлүгү анча-мынча. Ушул себептен дээрлик ар бир иштеп жаткан окумуштуу сунуш кылган бул альтернативаларды жөнөкөй консенсуска эмес, жөн гана кумкоргон деп эсептейт.

Көлөмү, жылдыздардын бөлүштүрүлүшү жана морфологиясы боюнча Draco карлик галактикасына окшош Карина карлик галактикасы Дракодон башкача гравитациялык профилин көрсөтөт. Муну жылдыздардын пайда болушу менен эмес, өзгөрүлгөн гравитация менен эмес, караңгы зат менен түшүндүрүүгө болот. (ESO / G. BONO & CTIO)

Чындыгында ал жерде караңгы зат жок галактикалар бар, бирок теория тарабынан алдын-ала айтылган. Чындыгында, болжол менен он жыл мурун, белгилүү бир контраранска караңгы затсыз галактикалар жок экендигин белгилеп, ал караңгы зат моделин бурмалаган деп ырастаган. Караңгы затсыз бул галактикалар ачылганда, ошол эле илимпоз дароо өзгөртүлгөн тартылуу күчүнө дал келгенин айткан. Бирок караңгы зат гана ааламга тиешелүү далилдердин толук топтомун түшүндүрөт.

Чындыгында, ааламдын кеңейүү ылдамдыгын өлчөөгө аракет кылган эки башка топтун ортосунда айырмачылык бар. Айырмасы 9% түзөт жана бир топтун техникасындагы негизги катаны чагылдырышы мүмкүн. Андан да таң калыштуусу, бул караңгы энергия же Ааламдын башка аспектилери биздин ишенчээк божомолдорго караганда татаал экендигинин белгиси болушу мүмкүн. Бирок эки тарапка тең караңгы энергия керек; Жалгыз "кризис" жасалма жол менен өндүрүлөт.

Көрүнүктүү кеңейүү ылдамдыгынын (у огу) жана аралыктын (х огу) сюжети мурункуга караганда тезирээк кеңейген Ааламга шайкеш келет, бирок бүгүнкү күндө алыскы галактикалар тездик менен тездеп жатат. Бул Хабблдын баштапкы чыгармасынан миңдеген эсе узартылган заманбап версия. Көңүл буруңуз, чекиттер түз сызык түзбөйт, бул убакыттын өтүшү менен экспансиянын ылдамдыгы өзгөрүп турат. Ааламдын ийри сызык менен жүрүшү караңгы энергиянын бар экендигин жана кеч убакыттын үстөмдүгүн көрсөтөт. (NED WRIGHT, BETOULE ET AL АЛДЫНДАН ЭҢ АКЫРКЫ КҮНДӨГҮН КОРГОЙТ (2014))

Акыры, космостук инфляция, ааламдын ысык Биг Бенгден мурун пайда болгон фазасы, биздин Ааламдын алгачкы шарттарын орнотуу. Көпчүлүк учурларда аны шылдыңдагандарга карабастан, инфляция эч качан акыркы, акыркы жооп деп эсептелген эмес, тескерисинче, Биг Бенг түшүндүрө албаган табышмактарды чечүүгө жана алгачкы ааламды сүрөттөгөн жаңы божомолдорду жасоого негиз болгон.

Бул эсептер боюнча, ал абдан ийгиликтүү. эсепке алуу:

  1. ысык Биг Бенгдин бардык божомолдорун ийгиликтүү чагылдырат,
  2. инфляциялык эмес Биг Бенгди каптаган монополиялык табышмакты, горизонтту жана түздү чечет,
  3. эски стилдеги Биг Бенгден айырмаланган алты роман божомолун жасады, алардын кеминде төртөө ырасталды.
Инфляция учурунда пайда болгон кванттык термелүүлөр ааламды көздөй созулуп, инфляция аяктаганда, алар тыгыздыктын термелүүсүнө айланат. Убакыттын өтүшү менен бүгүн Ааламдагы масштабдуу түзүлүшкө, ошондой эле CMBде байкалган температуранын өзгөрүлүшүнө алып келет. Бул жаңы божомолдор так жөнгө салуу механизминин жарактуу экендигин көрсөтүү үчүн маанилүү. (Э. Сиегель, ЭСА / ПЛАНКТАН ЖАНА DOE / NASA / NSF ИНТЕРАГЕНЦИЯ ФАКТЫСЫ КМБ ИЗИЛДӨӨСҮНҮН ӨНҮГҮҮЛӨРҮ МЕНЕН)

Космологияда кээ бир кызыктуу паззлдар бар деп айтуу абдан жүйөлүү; бул чоң көйгөйлөр бар деп айтуу көпчүлүк космологдордун оюна кошулбайт. Экеберг инфляциялык Биг Бенгди караңгы зат жана караңгы энергия менен талкуулайт:

Бул белгилүү окуя, адатта, эмпирикалык далилдердин жоктугуна карабастан жана алыскы ааламды байкоодо пайда болгон карама-каршылыктардын туруктуу болгонуна карабастан, өзүн-өзү далилдеген илимий факт катары кабыл алынат.

Илимдин эмне экендигин же илимдин кандайча иштешин толугу менен туура эмес түшүнүп тургандыгы үчүн эмпирикалык далилдердин жоктугунан, жалпысынан, айрыкча, маалыматтын мол жана сапаты жогору болгон ушул тармакта. “Туруктуу карама-каршылыктардын түшүмүн” көрсөтүү - бул экинчисиз, экөөбү эксберг тарабынан колдонулган, философияга каршы курулай, илимге каршы күн тартибин иштеп чыгуу үчүн колдонгон далилдерди атайылап окуп чыгууга батынбайм.

Жакынкы көптөгөн галактикалар, анын ичинде жергиликтүү топтун галактикалары (көбүнчө сол жакта топтолгон) алардын масса менен ылдамдык дисперсиясынын ортосундагы байланышты көрсөтүшөт, бул караңгы заттын бар экендигин көрсөтөт. NGC 1052-DF2 - кадимки заттан гана пайда болгон биринчи белгилүү галактика. (DANIELI ET AL. (2019), ARXIV: 1901.03711)

Биз айткан илимий гипотезанын чектөөлөрү жана божомолдору жөнүндө ар дайым билип турушубуз керек. Ар бир теория бир катар белгиленген негиздүүлүккө ээ жана биз болжолдоолорубузду белгилүү чек аралардан ашып түшөбүз. Теория текшерилүүчү божомолдор менен гана жакшы; Жаңы байкоо же эксперименталдык аймакка түртүп, биз ушул түшүнүктү алмаштырууга үмүттөнөбүз.

Бирок биз Жалпы салыштырмалуулуктун, кеңейип жаткан Ааламдын, Чоң жарылуунун, караңгы заттын, караңгы энергиянын же инфляциянын учурдагы жетишкендиктерин унутпашыбыз керек. Учурдагы теорияларыбыздан тышкары, алардын жеңиштерин камтыган жана кайталоону камтыган милдеттүү талап катары. Күчтүү альтернатива ошол босого жетмейинче, парадигмага ээ болгон “чоң көйгөйлөрдүн” бардык айтылышын, алардын кандайдыр бир илимий жетишкендикке ээ болбостон, идеологиялык жактан башкарылган диатрибдер менен мамиле кылышы керек.

Учурда Форбстен башталат жана Patreon жактоочуларынын аркасында Ортоңузда кайрадан жарыяланат. Этан "Галактикадан тышкары" жана "Трекология" аттуу эки китептин автору: Триколордон баштап Warp Driveга чейинки "Стар трек" илими.