Wie das größte Geheimnis des Universums Wissenschaftler aus aller Welt herausgeholt hat.
Kosmologen stehen vor einem ernsthaften wissenschaftlichen Problem, das auf die Unvollkommenheit des menschlichen Wissens über das Universum hinweist. Die Komplexität betrifft eine scheinbar triviale Sache wie die Expansionsrate des Universums. Tatsache ist, dass unterschiedliche Methoden unterschiedliche Bedeutungen anzeigen - und bisher kann niemand die seltsame Diskrepanz erklären.
Kosmisches Geheimnis
Derzeit beschreibt das kosmologische Standardmodell "Lambda-CDM" (ΛCDM) die Entwicklung und Struktur des Universums am genauesten. Nach diesem Modell hat das Universum eine positive kosmologische Konstante ungleich Null (Lambda-Term), die eine beschleunigte Expansion verursacht. Darüber hinaus erklärt ΛCDM die beobachtete Struktur des CMB (kosmischer Mikrowellenhintergrund), die Verteilung der Galaxien im Universum, die Häufigkeit von Wasserstoff und anderen Lichtatomen und die Geschwindigkeit der Vakuumexpansion. Eine gravierende Diskrepanz in der Expansionsrate kann jedoch auf die Notwendigkeit einer radikalen Änderung des Modells hinweisen.
Die theoretische Physikerin Vivian Poulin vom französischen Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung und dem Labor für das Universum und die Teilchen in Montpellier argumentiert, dass dies Folgendes bedeutet: Im jungen Universum ist etwas Wichtiges passiert, von dem wir noch nichts wissen. Vielleicht war dies ein Phänomen, das mit einer unbekannten Art von Dunkler Energie oder einer neuen Art von subatomaren Teilchen verbunden war. Wenn das Modell dies berücksichtigt, verschwindet die Diskrepanz.
Am Rande einer Krise
Werbevideo:
Eine Möglichkeit, die Expansionsrate des Universums zu bestimmen, besteht darin, den Mikrowellenhintergrund zu untersuchen - die Reliktstrahlung, die 380.000 Jahre nach dem Urknall auftrat. ΛCDM kann verwendet werden, um die Hubble-Konstante durch Messen großer Schwankungen im CMB abzuleiten. Es stellte sich heraus, dass dies 67,4 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec oder etwa drei Millionen Lichtjahre entspricht (bei einer solchen Geschwindigkeit weichen Objekte, die in angemessener Entfernung entfernt sind, voneinander ab). In diesem Fall beträgt der Fehler nur 0,5 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec.
Wenn wir mit einer anderen Methode ungefähr den gleichen Wert erhalten, bestätigt dies die Gültigkeit des kosmologischen Standardmodells. Wissenschaftler haben die scheinbare Helligkeit von Standardkerzen gemessen - Objekte, deren Leuchtkraft immer bekannt ist. Solche Objekte sind beispielsweise Supernovae vom Typ Ia - weiße Zwerge, die keine Materie mehr von großen Begleitsternen aufnehmen und explodieren können. Anhand der scheinbaren Helligkeit von Standardkerzen können Sie den Abstand zu ihnen bestimmen. Parallel dazu können Sie die Rotverschiebung von Supernovae messen, dh die Verschiebung der Wellenlängen des Lichts in den roten Bereich des Spektrums. Je größer die Rotverschiebung ist, desto schneller wird das Objekt vom Betrachter entfernt.
Somit wird es möglich, die Expansionsrate des Universums zu bestimmen, die sich in diesem Fall als 74 Kilometer pro Sekunde für jede Megaparsec herausstellt. Dies stimmt nicht mit den vom ΛCDM erhaltenen Werten überein. Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass ein Messfehler die Diskrepanz erklären kann.
Laut David Gross vom Kavli-Institut für Theoretische Physik an der University of California in Santa Barbara in der Teilchenphysik wäre eine solche Diskrepanz kein Problem, sondern eine Krise. Eine Reihe von Wissenschaftlern stimmte dieser Einschätzung jedoch nicht zu. Die Situation wurde durch eine andere Methode kompliziert, die ebenfalls auf der Untersuchung des frühen Universums basiert, nämlich akustische Baryonenschwingungen - Schwingungen in der Dichte der sichtbaren Materie, die das frühe Universum füllen. Diese Vibrationen werden durch Plasma-Schallwellen verursacht und haben immer bekannte Abmessungen, sodass sie wie Standardkerzen aussehen. In Kombination mit anderen Messungen ergeben sie die Hubble-Konstante, die mit ΛCDM übereinstimmt.
Neues Modell
Es besteht die Möglichkeit, dass Wissenschaftler bei der Verwendung von Supernovae vom Typ Ia einen Fehler gemacht haben. Um die Entfernung zu einem entfernten Objekt zu bestimmen, müssen Sie eine Entfernungsleiter erstellen.
Der erste Schritt dieser Leiter sind die Cepheiden - variable Sterne mit einer exakten Beziehung zwischen Periode und Leuchtkraft. Mit Cepheids können Sie den Abstand zu den nächstgelegenen Supernovae vom Typ Ia bestimmen. In einer der Studien wurden anstelle von Cepheiden rote Riesen verwendet, die in einem bestimmten Lebensstadium ihre maximale Helligkeit erreichen - dies ist für alle roten Riesen gleich.
Infolgedessen stellte sich heraus, dass die Hubble-Konstante 69,8 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec betrug. Es gibt keine Krise, sagt Wendy Freedman von der University of Chicago, eine der Autoren des Papiers.
Diese Aussage wurde aber auch in Frage gestellt. In der H0LiCOW-Kollaboration wurde die Hubble-Konstante mithilfe von Gravitationslinsen gemessen. Dieser Effekt tritt auf, wenn ein massiver Körper Strahlen biegt, die von einem entfernten Objekt dahinter kommen. Letztere könnten Quasare sein - die Kerne aktiver Galaxien, die von einem supermassiven Schwarzen Loch gespeist werden. Aufgrund von Gravitationslinsen können mehrere Bilder eines Quasars gleichzeitig erscheinen. Durch Messung des Flimmerns dieser Bilder haben Wissenschaftler eine aktualisierte Hubble-Konstante von 73,3 km / s pro Megaparsec abgeleitet. Gleichzeitig kannten die Wissenschaftler bis zuletzt das mögliche Ergebnis nicht, was die Möglichkeit eines Betrugs ausschließt.
Das Ergebnis der Messung der Hubble-Konstante von natürlichen Masern, die gebildet wurden, wenn sich Gas um ein Schwarzes Loch dreht, betrug 74 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec. Andere Methoden ergaben 76,5 und 73,6 Kilometer pro Sekunde pro Megaparsec. Probleme treten auch bei der Messung der Verteilung von Materie im Universum auf, da Gravitationslinsen einen anderen Wert ergeben als Messungen des Mikrowellenhintergrunds.
Wenn sich herausstellt, dass die Diskrepanz nicht auf Messfehler zurückzuführen ist, ist eine neue Theorie erforderlich, um alle derzeit verfügbaren Daten zu erklären. Eine mögliche Lösung besteht darin, die Menge an dunkler Energie zu ändern, wodurch sich das Universum schnell ausdehnt. Obwohl die meisten Wissenschaftler dafür sind, auf eine Aktualisierung der Physik zu verzichten, bleibt das Problem ungelöst.
PS
Aber über das, was wir sehen * (mit Hilfe von Teleskopen und Instrumenten), kommt das Licht lang erloschener Sterne nicht in Frage, aber warum?
Immerhin kommt das Licht eines Sterns rechtzeitig zu uns - Sie können zählen.. (berechnen) nicht genau, aber ungefähr. Das heißt, was wir bereits heute anstelle eines scheinbar hellen Sterns sehen, kann nur ein leerer Raum sein. Der Stern ist nicht mehr da und wir beobachten sein Licht.
Sehen Sie sich dieses Videomaterial an, um die universellen Entfernungen zu verstehen:
Sie sitzen und denken nach dem Anschauen dieser Videos, aber wer sind WIR, was sind WIR?
Wir glauben
Wir glauben das …
Wir verstehen
Ehh..
Verfasser: Slavik Yablochny
