Nasza galaktyka znajduje się wewnątrz ogromnej bańki, w której jest mało materii

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Możemy żyć w bańce. Ale nie jest to najdziwniejsza rzecz, jaką słyszałeś o naszym wszechświecie. Teraz wśród niezliczonej liczby teorii i hipotez pojawiła się inna. Nowe badanie jest próbą rozwiązania jednej z najtrudniejszych zagadek współczesnej fizyki: dlaczego nasze pomiary tempa rozszerzania się Wszechświata nie mają sensu?

Według autorów artykułu najprostszym wyjaśnieniem jest to, że nasza galaktyka znajduje się w rejonie Wszechświata o niskiej gęstości - co oznacza, że większość przestrzeni, którą możemy wyraźnie zobaczyć przez teleskopy, jest częścią gigantycznej bańki. A ta anomalia, piszą naukowcy, prawdopodobnie koliduje z pomiarami stałej Hubble'a - stałej używanej do opisu rozszerzania się wszechświata.

Jak rozwinął się wszechświat?

Spróbuj sobie wyobrazić, jak wyglądałaby bańka w skali wszechświata. Jest to dość trudne, ponieważ większość kosmosu to przestrzeń, z kilkoma galaktykami i gwiazdami rozproszonymi w próżni. Ale podobnie jak regiony w obserwowalnym Wszechświecie, gdzie materia jest gęsto skupiona lub przeciwnie, znajduje się daleko od siebie, gwiazdy i galaktyki gromadzą się w różnych częściach kosmosu o różnej gęstości.

Promieniowanie tła (lub kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła) - to promieniowanie cieplne, które powstało we wczesnym Wszechświecie i wypełnia go równomiernie - pozwala naukowcom określić z niemal idealną dokładnością jednorodną temperaturę otaczającego nas Wszechświata. Dziś wiemy, że ta temperatura wynosi 2,7K (Kelvin to skala temperatury, gdzie 0 stopni to zero bezwzględne). Jednak według Space.com po bliższym przyjrzeniu się widać niewielkie wahania tej temperatury. Modele ewolucji Wszechświata na przestrzeni czasu sugerują, że te drobne niespójności w końcu doprowadziłyby do powstania mniej lub bardziej gęstych regionów kosmosu. A tego rodzaju regiony o niskiej gęstości wystarczyłyby, aby zniekształcić pomiary stałej Hubble'a w sposób, w jaki dzieje się to teraz.

Zero absolutne to termin oznaczający całkowite zatrzymanie ruchu cząsteczek. Nie można osiągnąć absolutnych temperatur zerowych. W 1995 roku Eric Cornell i Carl Wiemann próbowali to zrobić, ale kiedy atomy rubidu zostały schłodzone, nie udało im się. Dlatego jednostka zmiany temperatury w Kelwinach nie ma wartości ujemnych.

Jak mierzy się stałą Hubble'a?

Obecnie istnieją dwa główne sposoby mierzenia stałej Hubble'a. Jeden opiera się na niezwykle dokładnych pomiarach CMB, który wydaje się być jednorodny w całym naszym wszechświecie, ponieważ powstał niedługo po Wielkim Wybuchu. Inny sposób opiera się na supernowych i pulsujących gwiazdach zmiennych w pobliskich galaktykach znanych jako cefeidy. Przypomnijmy, że cefeidy i supernowe mają właściwości, które pozwalają dokładnie określić, jak daleko są od Ziemi i z jaką prędkością się od nas oddalają. Astronomowie wykorzystali je do zbudowania „drabiny odległości” do różnych punktów orientacyjnych w obserwowalnym wszechświecie. Ta sama „drabina” została wykorzystana przez naukowców do wyprowadzenia stałej Hubble'a. Ale ponieważ pomiary cefeid i CMB stały się bardziej dokładne w ciągu ostatniej dekady, stało się jasne, że dane nie są zbieżne. A obecność różnych odpowiedzi zwykle oznacza, że jest coś, czego nie wiemy.

Tak więc w rzeczywistości nie chodzi tylko o zrozumienie obecnego tempa ekspansji Wszechświata, ale także o zrozumienie, jak Wszechświat rozwijał się i rozszerzał oraz co działo się z czasoprzestrzenią przez cały ten czas.

Galaktyki w bańce

Niektórzy fizycy uważają, że istnieje jakaś „nowa fizyka”, która determinuje nierównowagę – coś we wszechświecie, czego nie rozumiemy i to jest przyczyną nieoczekiwanego zachowania obiektów kosmicznych. Według autora badania, Lucasa Lombrizera, nowa fizyka byłaby bardzo ekscytującym rozwiązaniem dla stałej Hubble'a, ale zwykle implikuje bardziej złożony model, który wymaga jasnych dowodów i musi być poparty niezależnymi pomiarami. Inni naukowcy uważają, że problem leży w naszych obliczeniach.

Rozwiązaniem, zaproponowanym w nowym artykule, który ma zostać opublikowany w Physics Letters B w kwietniu 2020 r., jest założenie, że cała nasza galaktyka, a także kilka tysięcy pobliskich galaktyk, znajduje się w bańce, w której jest mało materii – gwiazd, gazów i pyłu. chmury. Według autora badania, bańka o średnicy 250 milionów lat świetlnych, zawierająca około połowę gęstości reszty wszechświata, mogłaby pogodzić różne liczby dotyczące tempa ekspansji wszechświata.