Можно ли разгадать тайну расширения Вселенной?
Немногим больше ста лет назад никто на нашей планете не знал, что Вселенная расширяется. Но несмотря на все беды и несчастья, которые ХХ век принес человечеству, именно это столетие ознаменовано научно-техническим прогрессом. За невероятно короткий отрезок времени мы узнали о мире и Вселенной больше, чем когда-либо. Идею о том, что наша Вселенная расширяется на протяжении последних 13,8 миллиардов лет впервые предложил бельгийский физик Жорж Леметр в 1927 году. Два года спустя американскому астроному Эдвину Хабблу удалось подтвердить эту гипотезу. Он установил, что каждая галактика удаляется от нас и чем она дальше, тем быстрее это происходит. Сегодня существует множество способов, с помощью которых ученые могут понять, как быстро наша Вселенная увеличивается в размерах. Вот только цифры, которые исследователи получают в процессе измерения, каждый раз получаются разными. Но почему?
C момента своего рождения наша Вселенная расширяется со все возрастающей скоростью.
Самая большая загадка Вселенной
Как мы знаем сегодня, существует тесная связь между расстоянием до галактики и тем, как быстро она удаляется. Так, скажем, галактика на расстоянии 1 мегапарсек от нашей планеты (один мегапарсек приблизительно равен 3,3 млн световых лет) удаляется со скоростью 70 километров в секунду. А та галактика, что находится несколько дальше, на расстоянии двух мегапарсек, движется в два раза быстрее (140 км/сек).
Интересно и то, что сегодня существует два основных подхода для определения возраста Вселенной или, по-научному, постоянной Хаббла. Разница между этими двумя группами заключается в том, что один набор методов рассматривает относительно близкие объекты во Вселенной, а другой – очень отдаленные. Однако каким бы способом не воспользовались ученые, результаты каждый раз получаются разные. Выходит, либо мы делаем что-то не так, либо где-то далеко во Вселенной происходит нечто абсолютно неведомое.
Исходя из того, что быстрее всего от Земли отдаляются самые далекие галактики, ученые сделали вывод о том, что когда-то все галактики находились в одной точке – по времени это событие совпадает только с Большым взрывом.
В исследовании, недавно опубликованном на сервере препринтов airxiv.org, астрономы, изучая близлежащие галактики, использовали умный метод измерения расширения Вселенной под названием флуктуации поверхностной яркости (surface brightness fluctuations). Это причудливое название, но оно включает в себя идею, которая на самом деле интуитивно понятна.
Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!
Представьте, что вы стоите на опушке леса, прямо перед деревом. Так как вы стоите очень близко, вы видите только одно дерево в своем поле зрения. Но стоит отойти немного назад, как перед глазами возникнет больше деревьев. И чем дальше вы будете отходить, тем больше деревьев будете видеть. Примерно то же самое происходит с галактиками, которые ученые наблюдают с помощью телескопов, только гораздо сложнее.
Как узнать скорость расширения Вселенной?
Чтобы получить хорошие статистические данные, астрономы наблюдают за галактиками, расположенными довольно близко к Земле, примерно на расстоянии 300 миллионов световых лет и ближе. Однако наблюдая за галактиками, необходимо учитывать пыль, фоновые галактики и звездные скопления, которые видно на полученных с помощью телескопа изображениях.
Вселенная хитра. Начиная с 1990-х годов астрономы увидели, что очень далекие взрывающиеся звезды всегда были расположены дальше, чем показывали простые измерения. Это привело их к мысли, что сейчас Вселенная расширяется быстрее, чем раньше, что, в свою очередь, привело к открытию темной энергии — таинственной силы, ускоряющей Вселенское расширение.
На сегодняшний день время Большого взрыва, породившего Вселенную, ученые оценивают с помощью компьютерного моделирования.
Как пишут авторы научной работы, когда мы смотрим на очень далекие объекты, мы видим их такими, какими они были в прошлом, когда Вселенная была моложе. Если скорость расширения Вселенной тогда была иной (скажем, 12-13, 8 миллиарда лет назад), чем сейчас (менее миллиарда лет назад), мы можем получить два разных значения для постоянной Хаббла. Или, быть может, разные части Вселенной расширяются с разной скоростью?
Но если скорость расширения изменилась, значит возраст нашей Вселенной совсем не такой, как мы думаем (ученые используют скорость расширения Вселенной, чтобы определить ее возраст). Это, в свою очередь, означает, что у Вселенной другой размер, а значит время, необходимое для того, чтобы что-то произошло, тоже будет другим.
«Если следовать этой цепочке рассуждений, то в конечном итоге окажется, что физические процессы, происходившие в ранней Вселенной, происходили в разное время. Еще, возможно, были задействованы другие процессы, влияющие на скорость расширения. В общем выходит какой-то бардак. Из чего следует, что либо мы недостаточно хорошо понимаем, как ведет себя Вселенная, либо неправильно ее измеряем», – отмечают авторы исследования.
В любом случае постоянная Хаббла является предметом горячих споров в астрономическом сообществе. Так как новое исследование добавило еще больше вопросов, борьба с неопределенностью будет долгой. Когда-нибудь, конечно, наше понимание космоса изменится. Но когда это произойдет, космологам придется искать что-то еще, о чем можно будет поспорить. Что они обязательно сделают.
Источник
Загадки космоса, которые до сих пор являются тайной
Как появилась Вселенная?
Происхождение Вселенной пока не смогла объяснить ни одна научная теория, даже знаменитая теория Большого взрыва. Время и пространство, по идее, появились одновременно с ним, но что это был за взрыв, как произошел и какие силы его породили — на эти вопросы мы пока не ответили, так как вникли во все тонкости квантовой гравитации не полностью.
Сейчас мы не до конца понимаем физику взаимодействия частиц. Второй Эйнштейн, ты нужен нам.
Есть у ученых и другие предположения. Например, теория суперструн. Объяснить её на пальцах не беремся, однако знайте: согласно ей, мир — 11-мерное пространство, и все эти измерения, которые называют бранами, периодически сталкиваются друг с другом. Тогда и происходит Большой взрыв, и образуется новая Вселенная.
Что такое тёмная материя?
Ученые выяснили, что 25% материи во Вселенной — это темная материя. Но вот до конца объяснить, что это такое, так и не смогли. Мы не можем предположить, как она выглядит, потому что не представляем, из каких элементарных частиц состоит. Эти частицы взаимодействуют со светом совершенно иначе, чем уже знакомые нам протоны, нейтроны или электроны. И даже Большой адронный коллайдер не приблизил нас к разгадке.
Все, что мы точно можем сказать о темной материи: эта штука не испускает электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. По крайней мере, напрямую. Как же тогда её наблюдать? Ученые полагают, что поможет детектор гравитационных волн. Но это не точно.
Зачем вообще знать, что такое темная материя? Во-первых, она составляет огромную часть нашего мира. Значит, у нее есть важные функции. Понимание черной материи поможет объяснить гравитацию, движение звезд и галактик.
Если мы узнаем, как антиматерия взаимодействует с материей, появится ещё один ключ к разгадке, как появилась Вселенная. Возможно, тогда мы отвергнем теорию Большого взрыва, как когда-то отказались от модели холодной Вселенной.
Тёмная энергия — это то же, что и тёмная материя?
Итак, темная материя составляет 25% Вселенной, а нормальная, привычная нам материя, всего 5%. Чем заполнено остальное пространство? Ученые предполагают, что как раз темной энергией. Она, в отличие от темной материи, отталкивает, а не притягивает тела. Темная энергия — этакая антигравитация.
Доказательств существования темной энергии у нас нет. Эту гипотетическую штуку ввели в модель Вселенной, чтобы объяснить её расширение: именно темная энергия, по идее, «расталкивает» пространство. Впрочем, некоторые ученые считают, что темной энергии вообще не существует.
Что за разговоры о девятой планете?
Ученые заявляют, что в Солнечной системе есть еще одна, девятая крупная планета. Находится она где-то позади Плутона и весит в десять раз больше Земли. Исследователи приводят доказательства её существования: некоторые небесные тела ведут себя так, словно находятся под влиянием некоего гиганта, который вращается по Солнечной орбите. Кстати, оборот этот она совершает более чем за 10 тыс. лет.
Обнаружить загадочное небесное тело пока не удалось. Причина, возможно, в том, что её холодная поверхность излучает и отражает слишком мало света, так что видна она только совсем уж вблизи.
Где же все-таки разумная внеземная жизнь?
Почему за тысячи лет существования человечества никто из нас так и не столкнулся с представителями развитой внеземной цивилизации или, по крайне мере, не смог предоставить убедительные доказательства встречи? Теорий много.
Существует гипотеза Великого фильтра. Согласно ей, в развитии каждой цивилизации случается поворотный момент, который либо погубит её, либо заставит вернуться на примитивный уровень. Так что ни одна цивилизация не дорастет до того момента, когда сможет наладить общение с далекими соседями. Возможно, инопланетяне уже побывали на Земле, когда нас еще не существовало, пообщались с динозаврами. Но теперь мы здесь, живем и процветаем, а пришельцев уже уничтожила какая-нибудь глобальная катастрофа на их планете.
Другая гипотеза. Инопланетные цивилизации достигли столь высокого уровня развития, что подсветили лазером тень родной планеты и таким образом скрыли её от посторонних глаз. Такая теория объясняет и другую загадку космоса — войды (пустоты). Это участки Вселенной, в которых отсутствуют галактики. Возможно, на самом деле они там есть, но мы их просто не видим.
Кто-то считает, что пришельцы уже здесь — давно контролируют умы главных людей и рулят нашей планетой. А вообще, даже если бы мы столкнулись с внеземной жизнью, не факт, что смогли бы это осознать. Кто знает, как они выглядят? Возможно, инопланетные обитатели — это какие-нибудь облачка газов, шумы или вообще запахи, и мы не способны распознать и войти с ними в контакт.
Ну, а самый простой и банальный вариант: пришельцы просто нами абсолютно не интересуются и спокойно занимаются своими делами, пока мы тут одержимы поисками.
Что будет, если попасть в чёрную дыру?
Чтобы объяснить, что такое чёрные дыры, ученые придумывают разные иносказания: то показывают тяжелый шарик, который своим весом продавливает материю, то приводят метафору с зыбучим песком, то складывают лист бумаги пополам и проделывают в нем отверстие. Мы знаем, что из-за своей огромной массы чёрные дыры работают по принципу пылесоса. Но что происходит с объектами внутри них, предположить не можем. О чем речь, если мы даже не знаем, как выглядят черные дыры?
Впрочем, астрофизики обещают, что в этом году мы наконец получим изображение черной дыры при помощи мощной сети телескопов Event Horizon Telescope.
Но если все-таки представить, что какой-нибудь бедолага попадет в черную дыру, то, по мнению астрофизиков, шансов выжить у него нет. Его либо разорвут приливные силы, либо его закрутит и будет выжимать, словно в стиральной машинке. В любом случае, приятного мало.
Существует ли Мультивселенная?
Идея о Мультивселенной предполагает, что помимо нашей существует еще бесконечное множество вселенных. Это идея об альтернативных — или параллельных — мирах. Звучит очень уж нереалистично, но есть доводы, которые говорят в пользу этой теории.
Американский физик Хью Эверетт считает, что, согласно законам квантовой механики, все вероятные исходы события должны реализоваться — если не в нашей Вселенной, так в какой-нибудь другой. То есть каждое событие порождает еще бесконечное количество ответвлений, и получается Мультивселенная.
Не забудем и о том, что Вселенная постоянно расширяется — это еще называют вечной инфляцией. В тех областях пространства, где инфляция заканчивается, случается Большой взрыв — и появляется новая Вселенная. Некоторые умники даже пытаются обосновать это при помощи цифр.
Но в целом Мультивселенная — это пока всего лишь теоретическая модель.
Какой у Вселенной будет конец — и будет ли?
Как утверждают сторонники теории Большого хруста, однажды, через много миллионов лет, расширение Вселенной сменится стягиванием. Тогда она вся, вместе с галактиками и планетами, превратится в одну точку, схлопнется с диким хрустом. Вот такой Большой взрыв наоборот.
Возможно, Вселенную ждет тепловая смерть — это объясняют при помощи второго закона термодинамики. В результате того, что вся энергия превратится в тепловую, везде на просторах Вселенной будет одинаковая температура, и термодинамические процессы прекратятся. Звезды погибнут, а материя распадется.
Но есть и две оптимистичные гипотезы — теория Большой скуки и теория Плато. Согласно первой, расширение Вселенной будет продолжаться бесконечно. Вторая гласит, что однажды расширение просто остановится — и тогда нас ждет вечная стагнация. Что не так уж и плохо.
Источник
Удастся ли когда-нибудь человечеству разгадать тайну появления вселенной?
Современная экспериментальная и теоретическая астрофизика считает абсолютно очевидным, что до определенного момента вся вселенная была ничем иным как облаком “дыма” (т. е. темной, сверхплотной, раскаленной газообразной субстанцией). Это один из основополагающих принципов современной астрофизики. В наше время ученые могут наблюдать, как из остатков этого “дыма” формируются новые звезды.
Яркие звезды, которые мы можем видеть ночью, как и вся вселенная, раньше были этим самым “дымом”. Вот как говорит об этом Бог в Коране:
“Затем обратился Он к небу, которое было тогда дымом. ” (Коран 41:11)
Поскольку сама земля и все небо над ней (солнце, луна, звезды, планеты, галактики и т. д.) образовались из того же самого “дыма”, мы можем заключить, что изначально земля и небо были одним целым. И лишь потом, сформировавшись из этого однородного “дыма”, они отделились друг от друга. Вот как говорит об этом Бог в Коране:
“Неужели те, кто не уверовал, не видят, что небо и земля были единым целым, а потом Мы разделили их. ” (Коран 21:30)
Доктор Альфред Кронер (Alfred Kroner) считается одним из ведущих мировых специалистов в области геологии. Он является профессором и заведует кафедрой геологии в Институте наук о Земле при Университете Иоганнеса Гутенберга г. Майнц (Германия). Вот что он сказал: “Принимая во внимание происхождение Мухаммада. я считаю практически нереальным, чтобы он мог иметь знания о едином происхождении вселенной, поскольку ученые смогли установить это лишь в последние несколько лет, используя самые современные и очень сложные технологические методы”.
Ученый также заявил: “Я сомневаюсь, что кто-либо четырнадцать столетий назад, не зная ничего о ядерной физике, опираясь исключительно на свой разум, мог бы прийти к выводу, что, например, земля и небо имеют общее происхождение. ”
Источник