გალაქტიკა ფართოვდება. როგორ ფართოვდება სამყარო

ვარსკვლავური ცა თავზე დიდი დროადამიანისთვის მარადისობის სიმბოლო იყო. მხოლოდ ახალ ეპოქაში გააცნობიერეს ადამიანები, რომ "ფიქსირებული" ვარსკვლავები რეალურად მოძრაობენ და თან უზარმაზარი სიჩქარეები. მეოცე საუკუნეში კაცობრიობა მიეჩვია კიდევ უფრო უცნაურ ფაქტს: ვარსკვლავურ სისტემებს - გალაქტიკებს შორის მანძილი არ არის შეკრული მეგობარიერთმანეთთან, მიზიდულობის ძალები მუდმივად იზრდება.

და აქ საქმე არ არის გალაქტიკების ბუნებაში: თავად სამყარო ფართოვდება! საბუნებისმეტყველო მეცნიერებამ უნდა განეშორა თავისი ერთ-ერთი ფუნდამენტური პრინციპი: ყველაფერი იცვლება ამ სამყაროში, მაგრამ სამყარო, როგორც მთლიანობა, ყოველთვის იგივეა. ეს შეიძლება ჩაითვალოს მეოცე საუკუნის ყველაზე მნიშვნელოვან სამეცნიერო მოვლენად.

ყველაფერი მაშინ დაიწყო, როცა ალბერტ აინშტაინმა ფარდობითობის ზოგადი თეორია შექმნა. მისი გაკვეთილები აღწერს ფუნდამენტური თვისებებიმატერია, სივრცე და დრო. (ლათინურად „ნათესავი“ ჟღერს როგორც relativus, ამიტომ აინშტაინის ფარდობითობის თეორიაზე დაფუძნებულ თეორიებს რელატივისტური ეწოდება).

მისი თეორიის გამოყენება სამყაროზე როგორც მთელი სისტემააინშტაინმა აღმოაჩინა, რომ ასეთი გამოსავალი, რომელიც შეესაბამებოდა სამყაროს, რომელიც დროთა განმავლობაში არ იცვლება, არ მუშაობს. ამან დიდი მეცნიერი არ დააკმაყოფილა.

თავისი განტოლებების სტაციონარული ამოხსნის მისაღწევად აინშტაინმა შემოიღო მათში დამატებითი ტერმინი - ე.წ. ლამბდა ტერმინი. თუმცა, ამ დამატებით ვადას ჯერჯერობით ვერავინ ვერ უპოვა რაიმე ფიზიკური გამართლება.

20-იანი წლების დასაწყისი საბჭოთა მათემატიკოსია.ა.ფრიდმანმა ამოხსნა სამყაროს განტოლებები ზოგადი თეორიაფარდობითობა სტაციონარული პირობების დაწესების გარეშე. მან დაამტკიცა, რომ სამყაროს შეიძლება არსებობდეს ორი მდგომარეობა: გაფართოებული და შეკუმშული სამყარო. ფრიდმანის მიერ მიღებული განტოლებები გამოიყენება სამყაროს ევოლუციის აღსაწერად დღევანდელ დროში.

ყველა ეს თეორიული მოსაზრება არანაირად არ იყო დაკავშირებული მეცნიერებთან რეალური სამყაროსანამ 1929 წელს ამერიკელმა ასტრონომმა ედვინ ჰაბლმა არ დაადასტურა სამყაროს ხილული ნაწილის გაფართოება. ამისთვის მან დოპლერის ეფექტი გამოიყენა. მოძრავი წყაროს სპექტრში ხაზები გადაინაცვლებს მიახლოების ან ამოღების სიჩქარის პროპორციული რაოდენობით, ამიტომ გალაქტიკის სიჩქარე ყოველთვის შეიძლება გამოითვალოს მისი პოზიციის ცვლილებით. სპექტრალური ხაზები.

მეოცე საუკუნის მეორე ათწლეულშიც კი. ამერიკელმა ასტრონომმა ვესტო სლაიფერმა, რომელმაც შეისწავლა რამდენიმე გალაქტიკის სპექტრი, შენიშნა, რომ მათ უმეტესობას სპექტრული ხაზები აქვს წითელზე გადატანილი. ეს იმას ნიშნავდა, რომ ისინი ჩვენი გალაქტიკიდან წამში ასობით კილომეტრის სიჩქარით შორდებოდნენ.

ჰაბლმა განსაზღვრა მანძილი გალაქტიკების მცირე რაოდენობამდე და მათი სიჩქარე. მისი დაკვირვებებიდან ირკვევა, რომ რაც უფრო შორს არის გალაქტიკა, მით უფრო სწრაფად შორდება ის ჩვენგან. კანონს, რომლის მიხედვითაც ამოღების სიჩქარე მანძილის პროპორციულია, ჰაბლის კანონი ეწოდება.

ნიშნავს თუ არა ეს, რომ ჩვენი გალაქტიკა არის ცენტრი, საიდანაც მოდის გაფართოება? ასტრონომების თვალსაზრისით, ეს შეუძლებელია. დამკვირვებელმა სამყაროს ნებისმიერ წერტილში უნდა დაინახოს იგივე სურათი: ყველა გალაქტიკას ექნება წითელ გადაადგილება მათი მანძილის პროპორციული. თავად სივრცე თითქოს გაბერილია.

სამყარო ფართოვდება, მაგრამ გაფართოების ცენტრი არ არსებობს: გაფართოების ნიმუში ყველგან ერთნაირად გამოჩნდება.

თუ ჩართულია ბუშტიდახატეთ გალაქტიკები და დაიწყეთ მისი გაბერვა, შემდეგ მათ შორის მანძილი გაიზრდება და რაც უფრო სწრაფად, მით უფრო შორს არიან ისინი ერთმანეთისგან და ერთადერთი განსხვავება ისაა, რომ დახატული გალაქტიკები თავად იზრდებიან ზომაში, ხოლო ნამდვილი ვარსკვლავური სისტემები მთელს სამყაროში ინარჩუნებენ თავისებურებებს. მოცულობა . ეს იმიტომ ხდება, რომ ვარსკვლავები, რომლებიც მათ ქმნიან, ერთმანეთთან არის დაკავშირებული გრავიტაციული ძალებით.

სამყაროს მუდმივი გაფართოების ფაქტი მყარად არის დადასტურებული. ყველაზე შორს ცნობილი გალაქტიკებიდა კვაზარებს ისეთი დიდი წითელ გადანაცვლება აქვთ, რომ სპექტრის ყველა ხაზის ტალღის სიგრძე 5-6-ჯერ მეტია, ვიდრე ახლომდებარე წყაროების!

მაგრამ თუ სამყარო ფართოვდება, მაშინ დღეს ჩვენ მას სხვანაირად ვხედავთ, ვიდრე წარსულში იყო. მილიარდობით წლის წინ გალაქტიკები მნიშვნელოვნად მდებარეობდნენ უფრო ახლო მეგობარიმეგობარს. უფრო ადრეც კი, ცალკეული გალაქტიკები უბრალოდ ვერ იარსებებდნენ და კიდევ უფრო ახლოს გაფართოების დასაწყისთან, ვარსკვლავებიც კი არ არსებობდნენ. ეს ეპოქა - სამყაროს გაფართოების დასაწყისი - ჩვენგან 12-15 მილიარდი წლითაა დაშორებული.

გალაქტიკების ასაკის შეფასებები ჯერ კიდევ ზედმეტად მიახლოებითია ამ ციფრების დასაზუსტებლად. მაგრამ კარგად არის დადასტურებული, რომ სხვადასხვა გალაქტიკაში უძველესი ვარსკვლავები დაახლოებით ერთნაირი ასაკის არიან. შესაბამისად, ვარსკვლავური სისტემების უმრავლესობა წარმოიშვა იმ პერიოდში, როდესაც სამყაროში მატერიის სიმკვრივე გაცილებით მაღალი იყო, ვიდრე დღეს.

Ზე საწყისი ეტაპისამყაროს მთელ არსებას იმდენი ჰქონდა მაღალი სიმკვრივისრომ წარმოუდგენელიც კი იყო. სუპერმკვრივი მდგომარეობიდან სამყაროს გაფართოების იდეა 1927 წელს წარმოადგინა ბელგიელმა ასტრონომმა ჟორჟ ლემატრემ და წინადადება, რომ ორიგინალური ნივთიერებაიყო ძალიან ცხელი, პირველად გამოთქვა გეორგი ანტონოვიჩ გამოვმა 1946 წელს. შემდგომში ეს ჰიპოთეზა დადასტურდა ე.წ. რელიქტური გამოსხივება. იგი დარჩა, როგორც სამყაროს სწრაფი დაბადების გამოძახილი, რომელსაც ხშირად უწოდებენ დიდი აფეთქება. მაგრამ ბევრი კითხვა რჩება. რამ გამოიწვია ამჟამად დაკვირვებული სამყაროს ფორმირება, აფეთქების დაწყებამდე? რატომ აქვს სივრცეს სამი განზომილება და დრო ერთი? როგორ შეიძლება სტაციონარული ობიექტები - ვარსკვლავები და გალაქტიკები - გამოჩნდნენ სწრაფად გაფართოებულ სამყაროში? რა მოხდა დიდ აფეთქებამდე? თანამედროვე ასტრონომები და ფიზიკოსები მუშაობენ ამ და სხვა კითხვებზე პასუხების ძიებაზე.

როდესაც ჩვენ ვუყურებთ შორეულ სამყაროს, ჩვენ ვხედავთ გალაქტიკებს ყველგან - ყველა მიმართულებით, მილიონობით და თუნდაც მილიარდობით სინათლის წლის განმავლობაში. იმის გამო, რომ არსებობს ორი ტრილიონი გალაქტიკა, რომლებზეც ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ, მათ მიღმა ყველაფრის ჯამი უფრო დიდი და მაგარია, ვიდრე ჩვენი ფანტაზია. Ერთ - ერთი ყველაზე საინტერესო ფაქტებიარის ის, რომ ყველა გალაქტიკა, რომელიც ჩვენ ოდესმე გვინახავს, ​​ემორჩილება (საშუალოდ) ერთსა და იმავე წესებს: რაც უფრო შორს არიან ისინი ჩვენგან, მით უფრო სწრაფად შორდებიან ისინი ჩვენგან. 1920-იან წლებში ედვინ ჰაბლისა და მისი კოლეგების მიერ გაკეთებულმა ამ აღმოჩენამ მიგვიყვანა სამყაროს გაფართოების სურათამდე. მაგრამ რა მოხდება, თუ ის გაფართოვდება? მეცნიერებამ იცის და ახლა შენც.

ერთი შეხედვით, ეს კითხვა შეიძლება გონივრული ჩანდეს. რადგან ყველაფერი, რაც ფართოვდება, ჩვეულებრივ შედგება მატერიისგან და არსებობს სამყაროს სივრცესა და დროში. მაგრამ თავად სამყარო არის სივრცე და დრო, რომელიც შეიცავს თავისთავად მატერიას და ენერგიას. როდესაც ვამბობთ, რომ „სამყარო ფართოვდება“, ვგულისხმობთ თავად სივრცის გაფართოებას, რის შედეგადაც ცალკეული გალაქტიკები და გალაქტიკათა გროვები შორდებიან ერთმანეთს. ყველაზე ადვილი იქნება წარმოვიდგინოთ ცომის ბურთი შიგნით ქიშმიშით, რომელიც გამომცხვარია ღუმელში, ამბობს ეთან სიგელი.

სამყაროს გაფართოებული "ფუნთუკის" მოდელი, რომელშიც ფარდობითი მანძილი იზრდება სივრცის გაფართოებასთან ერთად

ეს ცომი სივრცის ქსოვილია, ქიშმიში კი დაკავშირებული სტრუქტურები(როგორც გალაქტიკები ან გალაქტიკათა გროვები). ნებისმიერი ქიშმიშის თვალსაზრისით, ყველა სხვა ქიშმიში მოშორდება მას და რაც უფრო შორს იქნება, მით უფრო სწრაფად. მხოლოდ ღუმელის სამყაროს შემთხვევაში და ცომის გარეთ ჰაერი არ არსებობს, არის მხოლოდ ცომი (სივრცე) და ქიშმიში (ნივთიერება).

Redshift იქმნება არა მხოლოდ გალაქტიკების უკან დახევით, არამედ ჩვენს შორის არსებული სივრცით.

საიდან ვიცით, რომ ეს სივრცე ფართოვდება და არა გალაქტიკები უკან დახევას?

თუ ხედავთ ობიექტებს, რომლებიც თქვენგან ყველა მიმართულებით შორდებიან, ამის ახსნა მხოლოდ ერთი მიზეზი არსებობს: თქვენსა და ამ ობიექტებს შორის სივრცე ფართოვდება. ასევე, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ თქვენ ხართ აფეთქების ცენტრთან ახლოს და ბევრი ობიექტი უბრალოდ უფრო შორს არის და უფრო სწრაფად ამოიღეს, რადგან მათ მიიღეს მეტი ენერგიააფეთქება. თუ ეს ასე იყო, ჩვენ შეგვიძლია დავამტკიცოთ ეს ორი გზით:

  • დიდ დისტანციებზე და მაღალ სიჩქარეებზე, ნაკლები გალაქტიკა, რადგან დროთა განმავლობაში ისინი დიდად გავრცელდებოდნენ სივრცეში
  • წითელ გადაადგილებისა და მანძილის თანაფარდობა დიდ დისტანციებზე მიიღებს კონკრეტულ ფორმას, რომელიც განსხვავდება ფორმისგან, თუ სივრცის ქსოვილი ფართოვდებოდა.

როდესაც ვუყურებთ დიდ დისტანციებს, აღმოვაჩენთ, რომ სამყაროში უფრო შორს გალაქტიკების სიმკვრივე უფრო მაღალია, ვიდრე ჩვენთან უფრო ახლოს. ეს შეესაბამება სურათს, რომელშიც სივრცე ფართოვდება, რადგან უფრო შორს ყურება იგივეა, რაც წარსულში შეხედვა, სადაც ნაკლები გაფართოება იყო. ჩვენ ასევე აღმოვაჩენთ, რომ შორეულ გალაქტიკებს აქვთ სივრცის გაფართოების შესაბამისი თანაფარდობა წითელ გადანაწილებამდე, და საერთოდ არა - თუ გალაქტიკები უბრალოდ სწრაფად შორდებიან ჩვენგან. მეცნიერებას შეუძლია ამ კითხვაზე პასუხის გაცემა ორი გზით. სხვადასხვა გზებიდა ორივე პასუხი მხარს უჭერს სამყაროს გაფართოება.

სამყარო ყოველთვის ერთი და იგივე სიჩქარით ფართოვდება?

ჩვენ მას ჰაბლის მუდმივას ვუწოდებთ, მაგრამ ის მუდმივია მხოლოდ სივრცეში და არა დროში. სამყაროში ამ მომენტშიფართოვდება უფრო ნელა, ვიდრე წარსულში. როდესაც ვსაუბრობთ გაფართოების სიჩქარეზე, ჩვენ ვსაუბრობთ სიჩქარეზე ერთეულ მანძილზე: დღეს დაახლოებით 70 კმ/წმ/მპკ. (Mpc არის მეგაპარსეკი, დაახლოებით 3,260,000 სინათლის წელი). მაგრამ გაფართოების სიჩქარე დამოკიდებულია სამყაროს ყველა სხვადასხვა ნივთიერების სიმკვრივეზე, მათ შორის მატერიასა და რადიაციაზე. სამყაროს გაფართოებასთან ერთად, მასში არსებული მატერია და გამოსხივება ნაკლებად მკვრივი ხდება, ხოლო სიმკვრივის კლებასთან ერთად, გაფართოების სიჩქარეც იკლებს. სამყარო წარსულში უფრო სწრაფად გაფართოვდა და დიდი აფეთქების შემდეგ შენელდა. ჰაბლის მუდმივი მცდარი სახელია, მას ჰაბლის პარამეტრი უნდა ეწოდოს.

სამყაროს შორეული ბედი განსხვავებულ შესაძლებლობებს გვთავაზობს, მაგრამ თუ ბნელი ენერგიამართლაც მუდმივია, როგორც მონაცემები აჩვენებს, ჩვენ მივყვებით წითელ მრუდს

სამყარო სამუდამოდ გაფართოვდება თუ ოდესმე შეჩერდება?

ასტროფიზიკოსებისა და კოსმოლოგების რამდენიმე თაობა ამ კითხვაზე აწუხებს და მასზე პასუხის გაცემა შესაძლებელია მხოლოდ სამყაროს გაფართოების სიჩქარის და მასში არსებული ენერგიის ყველა ტიპის (და ოდენობის) დადგენით. ჩვენ უკვე წარმატებით გავზომეთ რამდენი ჩვეულებრივი მატერია, რადიაცია, ნეიტრინო, ბნელი მატერია და ბნელი ენერგია, ისევე როგორც სამყაროს გაფართოების სიჩქარე. ფიზიკის კანონებიდან და რა მოხდა წარსულში, როგორც ჩანს, სამყარო სამუდამოდ გაფართოვდება. თუმცა ამის ალბათობა არ არის 100%; თუ რაღაც ბნელი ენერგიის მსგავსი მომავალში განსხვავებულად იქცევა წარსულთან და აწმყოსთან შედარებით, ყველა ჩვენი დასკვნა უნდა გადაიხედოს.

მოძრაობენ თუ არა გალაქტიკები სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად? აკრძალული არაა?

ჩვენი გადმოსახედიდან, სივრცე ჩვენსა და შორეულ წერტილს შორის ფართოვდება. რაც უფრო შორს არის ჩვენგან, მით უფრო სწრაფად გვეჩვენება, რომ შორდება. გაფართოების სიჩქარეც რომ იყოს პატარა, შორეული ობიექტი ერთ დღეს გადალახავს ნებისმიერი სიჩქარის ზღვარს, რადგან გაფართოების სიჩქარე (სიჩქარე ერთეულ მანძილზე) ბევრჯერ გამრავლდება საკმარის მანძილზე. OTO ემხრობა ასეთ სცენარს. კანონი რომ ვერაფერი გადაადგილდება უფრო სწრაფი სიჩქარესინათლე ეხება მხოლოდ ობიექტის მოძრაობას სივრცეში და არა თავად სივრცის გაფართოებაზე. სინამდვილეში, თავად გალაქტიკები წამში მხოლოდ რამდენიმე ათასი კილომეტრით მოძრაობენ, რაც სინათლის სიჩქარით დადგენილ 300 000 კმ/წმ ზღვარს საკმაოდ ქვემოთ. ეს არის სამყაროს გაფართოება, რომელიც იწვევს რეცესიას და წითელ ცვლას და არა ნამდვილი მოძრაობაგალაქტიკები.

დაკვირვებადი სამყაროს ფარგლებში ( ყვითელი წრე) შეიცავს დაახლოებით 2 ტრილიონ გალაქტიკას. გალაქტიკებს, რომლებიც ამ საზღვრამდე გზის მესამედზე უფრო ახლოს არიან, სამყაროს გაფართოების გამო ვერასოდეს მივაღწევთ. სამყაროს მოცულობის მხოლოდ 3% არის ღია ადამიანის ძალების განვითარებისთვის

სამყაროს გაფართოება აუცილებელი შედეგია იმისა, რომ მატერია და ენერგია ავსებენ სივრცე-დროს, რომელიც ექვემდებარება ფარდობითობის ზოგადი კანონებს. სანამ არის მატერია, არსებობს გრავიტაციული მიზიდულობა, ამიტომ ან გრავიტაცია იმარჯვებს და ყველაფერი ისევ იკუმშება, ან გრავიტაცია კარგავს და იგებს გაფართოებას. არ არსებობს გაფართოების ცენტრი და არაფერია სივრცის გარეთ, რომელიც ფართოვდება; ეს არის სამყაროს ქსოვილი, რომელიც ფართოვდება. რაც ყველაზე საინტერესოა, დღესაც რომ დავტოვოთ დედამიწა სინათლის სიჩქარით, ჩვენ შევძლებთ დაკვირვებადი სამყაროს გალაქტიკების მხოლოდ 3%-ის მონახულებას; მათი 97% უკვე მიუწვდომელია. სამყარო რთულია.

როგორ ფართოვდება სამყარო


იური ეფრემოვი, ფიზიკა-მათემატიკის მეცნიერებათა დოქტორი

რუსმა მეცნიერებმა აჩვენეს, რომ სამყაროს გაფართოებას აკონტროლებს ფიზიკური ვაკუუმი, რომელიც აღმოაჩინეს 1998 წელს ასტრონომიული დაკვირვებებით. Ეს არის მოულოდნელი აღმოჩენახსნის ახალ გზებს საბუნებისმეტყველო მეცნიერების განვითარებისა და ჩვენს გარშემო არსებული სამყაროს ღრმა კანონების გააზრებისთვის.

გადაწყვეტს თუ არა ფუნდამენტური მეცნიერებაკაცობრიობის წინაშე მდგარი პრობლემები, თუ ეს მხოლოდ ახალ საფრთხეებს იწვევს? - ამ კითხვაზე პასუხი დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად წინ შეუძლია გამოიყურებოდეს ადამიანი. ცივილიზაციის ყველა სარგებელს ვიღებთ თავისთავად, მაგრამ ყველა მათგანი, ისევე როგორც მედიცინის წარმატებები, იყო მრავალი ათწლეულისა და საუკუნის მუშაობის შედეგი მეცნიერების მიერ, რომლებიც ეწეოდნენ წვრილმან საქმიანობებს ერისთავის აზრით, როგორიცაა დაკვირვება. ვარსკვლავები ან ზოგიერთი თხის ცხოვრება. მეცნიერების მიერ უკონტროლო მეცნიერების შედეგების გამოყენებამ ასევე ბევრი რთული პრობლემა მოიტანა, მაგრამ ახლა მხოლოდ შემდგომი განვითარებამეცნიერებას შეუძლია გვიხსნას მათგან, ასევე მოგვცეს ენერგიის ახალი წყაროები და დაგვიფაროს მომავლის გამოწვევებისგან, როგორიცაა ახალი ეპიდემიები ან სტიქიური უბედურებები.

საბუნებისმეტყველო მეცნიერების განვითარება, რომელიც ადრე თუ გვიან მოაქვს ჩვენი ცივილიზაციის შემდგომი არსებობისთვის აუცილებელ ნაყოფს, შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მისი ყველა დარგი თანაბრად განვითარდება, რაც არ უნდა შორს ჩანდეს ისინი ადამიანის დღევანდელი მოთხოვნილებებისგან. 1939 წლამდე ატომების ბირთვების კვლევა ფულის ფლანგვად ჩანდა; რამდენიმე მკვლევარი შეეხო ამ პრობლემას მხოლოდ იმიტომ, რომ მათ სურდათ გაეგოთ როგორ მუშაობს სამყარო. ეს ცნობისმოყვარეობა რჩება მამოძრავებელი ძალამეცნიერებები; პრობლემები, რომლებიც მას აწყდება, განისაზღვრება მისი განვითარების შიდა ლოგიკით.

ასტრონომია, როგორც ჩანს, ერთ-ერთი ყველაზე დამაბრკოლებელი პროფესიაა ცხოვრებიდან, განსაკუთრებით ახლა, როდესაც არც მფრინავს და არც მეზღვაურებს არ სჭირდებათ მისი მომსახურება. თუმცა, გავიხსენოთ აინშტაინის სიტყვები: „ინტელექტუალური ინსტრუმენტები, რომელთა გარეშე განვითარება შეუძლებელი იქნებოდა. თანამედროვე ტექოლოგია, ძირითადად ვარსკვლავებზე დაკვირვებით მოვიდა. ”ბოლო წლებში, თეორიული ფიზიკის განვითარება (რომელმაც მეოცე საუკუნეში მოგვცა არა მხოლოდ ბომბი, არამედ ლაზერები და ყველა სახის ელექტრონიკა...) კიდევ უფრო მჭიდროდაა დაკავშირებული. ასტრონომიის წარმატებებით. და ამ მეცნიერებაში მე-20 საუკუნის ბოლოს დაიწყო ნამდვილი რევოლუცია, რომლის შესახებ ფართო საზოგადოებამ ჯერ კიდევ ცოტა რამ იცის (ეს აღწერილია SAI MSU-ს თანამშრომლების ორ ახლახან გამოქვეყნებულ წიგნში: იუ. ნ. ეფრემოვი, "სამყაროს სიღრმეში", M., URSS, 2003; A. M. Cherepashchuk, A.D. Chernin, "სამყარო, ცხოვრება, შავი ხვრელები", მოსკოვი, Vek-II, 2003).

ოდესმე - შესაძლოა რამდენიმე წელიწადში, ან შესაძლოა მხოლოდ მრავალი ათწლეულის შემდეგ - ეს რევოლუცია კაცობრიობას მოუტანს ნაყოფს, რომლის წარმოშობა იმ დროისთვის დავიწყებული იქნება, ისევე როგორც ჩვენი დღევანდელი ურბანული კომფორტის სათავეები დავიწყებულია თითქმის ყველას. თუმცა ადამიანს სულიერი მოთხოვნილებებიც აქვს. უკვე დიდი ხანია ნათქვამია, რომ ის ზოგიერთი ცხოველისგან იმით განსხვავდება, რომ ზოგჯერ ახერხებს თავი ცას ასწიოს და ვარსკვლავებს შეხედოს...

ამ სტატიაში ვისაუბრებთ რუსი მეცნიერების წვლილზე კოსმოლოგიის განვითარებაში ბოლო წლებში, რამაც სამყაროს შესახებ ჩვენი წარმოდგენების რადიკალური ცვლილება გამოიწვია. კოსმოლოგია, მთლიანი სამყაროს მეცნიერება, რომელიც დგას ფიზიკის კვეთაზე

და ასტრონომია, დაიბადა ფარდობითობის ზოგადი თეორიის პარალელურად. ალბერტ აინშტაინის მიერ 1916 წელს დაწერილი მისი განტოლებიდან გამომდინარეობდა, რომ სამყარო არ შეიძლება იყოს სტატიკური, ის უნდა გაფართოვდეს ან შეკუმშვას.

თუმცა, უხსოვარი დროიდან ფილოსოფოსები დარწმუნებულნი იყვნენ, რომ კოსმოსი, მთლიანი სამყარო, მარადიული და უცვლელია. არ არსებობდა დაკვირვების მონაცემები, რომლებიც 1916 წელს საშუალებას მისცემდა ვისაუბროთ სამყაროს გაფართოებაზე - და, ფაქტობრივად, სამყარო ჯერ კიდევ არ იყო აღმოჩენილი. აინშტაინს სჯეროდა, რომ ის ვარსკვლავებით იყო დასახლებული და ჩვენი ირმის ნახტომის სისტემა მთელ სამყაროს ფარავს. ვარსკვლავების მოძრაობის დიდი სიჩქარე არ შეინიშნებოდა და ამან მას მისცა ემპირიული საფუძველი, დაემატებინა კიდევ ერთი ტერმინი თავის განტოლებებს - კოსმოლოგიური მუდმივი, რამაც სამყარო სტატიკური უნდა გახადოს.

თუმცა უკვე 1925 წელს სრულიად ცხადი გახდა, რომ ჩვენი ვარსკვლავური სისტემაეს არის მხოლოდ ერთ-ერთი ასეთი უთვალავი სისტემიდან - ბინადარი გალაქტიკები უზარმაზარი სამყარო(ნახ. 1). გალაქტიკების მხედველობის ხაზის გასწვრივ გადაადგილების მაღალი სიჩქარე უკვე ცნობილი იყო - შორეული გალაქტიკების სპექტრის ხაზები უცვლელად წითლად იცვლებოდა. ეს იყო დოპლერის ეფექტის შედეგი, რომელიც იწვევს სპექტრული ხაზების გადატანას გრძელტალღოვან (წითელ) მხარეზე, როდესაც დაკვირვებული ობიექტები ჩვენგან შორდებიან და ლურჯ მხარეს, როდესაც ისინი უახლოვდებიან.

1929 წლისთვის, ედვინ ჰაბლის და მილტონ ჰუმასონის მუშაობის წყალობით მსოფლიოში მაშინდელ უდიდეს 2,5 მეტრიან ტელესკოპზე, კალიფორნიის მთაზე, ვილსონის მთაზე, სრულიად ცხადი გახდა, რომ არსებობს პროპორციულობა გალაქტიკების უკან დახევის სიჩქარესა და მათ ჩვენგან დაშორებას შორის. (სინამდვილეში იზრდება, რა თქმა უნდა, ყველა გალაქტიკას შორის მანძილი) - სამყარო ფართოვდება (ნახ. 2). კოსმოლოგიური მუდმივის მოთხოვნილება თითქოს გაქრა - სამყარო მართლაც არასტატიკური აღმოჩნდა. R გალაქტიკების მანძილი წარმოდგენილია ფორმულით R = Ht, სადაც t არის დრო და H არის მუდმივი, რომელსაც მოგვიანებით ჰაბლის მუდმივა უწოდეს.

ამ აღმოჩენის შემდეგ, აინშტაინმა კოსმოლოგიური მუდმივის შემოღება თავის ყველაზე დიდ შეცდომას უწოდა. მეოცე საუკუნის ბოლომდე კი წამყვანი ფიზიკოსები დარწმუნებულნი იყვნენ, რომ ამ მუდმივის საჭიროება არ არსებობდა - ის ნულის ტოლი იყო. მხოლოდ ახლა ვიწყებთ იმის გაგებას, რომ აინშტაინის ერთადერთი შეცდომა იყო კოსმოლოგიური მიკუთვნება მუდმივი მნიშვნელობააუცილებელია სამყაროს სტატიკური ბუნებისთვის. ცოტა ხნის წინ დადასტურდა რაიმე სახის ძალის არსებობა სამყაროს დინამიკის მარეგულირებელ ჩვეულებრივ გრავიტაციულ ძალასთან ერთად. სამყაროს გაფართოების (1929 წელს) და კოსმოსური მიკროტალღური ფონის გამოსხივების აღმოჩენის შემდეგ, რომელიც დარჩა სამყაროს გაფართოების პირველი ათასწლეულებიდან (1965 წელს), ეს არის უდიდესი მიღწევა დაკვირვებით ასტრონომიასა და კოსმოლოგიაში. მისი შედარება შესაძლებელია მხოლოდ გალაქტიკების ბირთვებში სუპერმასიური შავი ხვრელების არსებობის მტკიცებულებებთან.

არჩევანი შორის კოსმოლოგიური მოდელებისამყაროს მთლიანობაში აღწერა შეიძლება გაკეთდეს, როდესაც შევადარებთ თეორიულ დამოკიდებულებებს წითელ ცვლასა და შორეულ ობიექტებს შორის ცნობილი სიკაშკაშის მქონე დისტანციებთან: დიდი წითელ ცვლილებებში უნდა გამოჩნდეს ისეთი თვისებები, რომლებიც უნდა აჩვენონ სამყაროს გაფართოება აჩქარებულია, ერთნაირად თუ ანელებს. და ამას, პრინციპში, შეუძლია კოსმოლოგიური მუდმივის მნიშვნელობა.

ამ მეთოდის გამოყენების მთავარი სირთულე დაკავშირებულია სანდო მონაცემების არსებობის აუცილებლობასთან ყველაზე შორეულ ობიექტებზე ცნობილი სიკაშკაშით - და ამ სიკაშკაშის და, შესაბამისად, მანძილების განსაზღვრაში. დიდი ხნის განმავლობაში, ერთადერთი ობიექტები, რომლებიც, როგორც ჩანს, აკმაყოფილებდნენ ამ მოთხოვნებს, იყო ყველაზე კაშკაშა გალაქტიკები მდიდარ გროვებში, რომელთა სიკაშკაშე შეიძლება ჩაითვალოს დაახლოებით იგივე. თუმცა, იყვნენ სერიოზული პრობლემებიგანსაკუთრებით დაკავშირებულია იმ ფაქტთან, რომ ჩვენ ვხედავთ ყველაზე შორეულ გალაქტიკებს, რომლებიც მილიარდობით წლით უფრო ახალგაზრდაა, ვიდრე ჩვენი მეზობელი გალაქტიკები (ნახ. 3).

რა თქმა უნდა, გაფართოების დაწყების პრობლემა კიდევ უფრო სერიოზული დარჩა - მისი ექსტრაპოლაცია უკან მივყავართ დასკვნამდე, რომ მილიარდობით წლის წინ სამყაროს მთელი მატერია კონცენტრირებული იყო წერტილოვან მოცულობაში. თავად ჰაბლს შეეშინდა მისი აღმოჩენის ამ უცვლელი დასკვნა და შესაძლებლად ჩათვალა ფოტონების დაბერება - მათი ენერგიის შემცირება და (და შესაბამისად ტალღის სიგრძის ზრდა) სამყაროს სიღრმიდან გზაზე. თუმცა, ეს ვარაუდი იწვევს უამრავ შედეგებს, რომლებიც არ ეთანხმება არც თეორიას და არც დაკვირვებებს.

ამ სუპერპრობლემის ფონზე, კიდევ ერთი დიდი ხნის განმავლობაში შეუმჩნეველი დარჩა. არსებული თეორიის თანახმად, კოსმოლოგიური გაფართოება ერთგვაროვან და იზოტროპულ სამყაროში ხდება წრფივი კანონის მიხედვით, თუ მივდივართ დისტანციებზე, რომლებზეც სივრცის ამ გაფართოების სიჩქარე აღემატება გალაქტიკების სიჩქარეს, მათი მოძრაობის დროს. გრავიტაციული ურთიერთქმედებამეზობელ გალაქტიკებთან. ჰაბლს ჰქონდა მონაცემები (თანამედროვე მასშტაბით) დაახლოებით 20 მეგაპარსეკამდე (~ 60 ათასი სინათლის წელი), მისი ყველაზე შორეული გალაქტიკები იყო ქალწულის თანავარსკვლავედის გალაქტიკათა გროვების წევრები. მიუხედავად ამისა, ჰაბლმა აღმოაჩინა, რომ გალაქტიკების მოცილების სიჩქარე წრფივად არის დამოკიდებული მანძილზე, თუმცა ახლა ჩვენ ვიცით, რომ გალაქტიკების განაწილების ერთგვაროვნება სივრცეში და მათი სიჩქარის იზოტროპია ხდება მხოლოდ 100-300 მეგაპარსექის მასშტაბებზე. და გამოდის, რომ ამ დისტანციებზე ჰაბლის მუდმივობას აქვს იგივე მნიშვნელობა, რაც 2-20 მეგაპარსეკ მანძილზე.

მხოლოდ 1972 წელს აღნიშნა ამ გარემოების პარადოქსული ბუნება უდიდესმა ამერიკელმა ასტრონომმა ალან სენდიჯმა, ჰაბლის სტუდენტმა. მან ასევე ხაზი გაუსვა კიდევ ერთი უცნაურობის ახსნის აუცილებლობას - გალაქტიკათა გროვების არსებობა, რომლებშიც ისინი სწრაფად მოძრაობენ, არ იწვევს გალაქტიკების პოზიციის დიდ გავრცელებას ირგვლივ. შუა ხაზიწითელი ცვლა მანძილის წინააღმდეგ. 1999 წელს გამოქვეყნებულ ნაშრომში სენდიჯმა აღმოაჩინა, რომ ჰაბლის მუდმივის ლოკალური და გლობალური მნიშვნელობები ემთხვევა მინიმუმ 10% სიზუსტეს.

მსგავსი შედეგები კიდევ უფრო ზუსტი მონაცემების გამოყენებით ცოტა ხნის წინ მიიღო ი.დ. ჰაბლი (სურ. 4). კარაჩენცევის და სხვების მიერ გაზომილი ჰაბლის მუდმივი, 8 მეგაპარსეკამდე მანძილზე მდებარე გალაქტიკების მონაცემებზე დაყრდნობით, აღმოჩნდა ისეთივე, როგორც ყველაზე შორეული გალაქტიკების მონაცემებში. სენდიჯმა ვერ ახსნა ეს პარადოქსი და დაასკვნა, რომ „ჩვენ დაგვრჩა ეს საიდუმლო“. მართალია, უკვე 1972 წელს მას ეჭვი ეპარებოდა, რომ სამყაროს ყველა მასშტაბის გაფართოების მუდმივობა განპირობებული იყო ღრმა კოსმოლოგიური მიზეზებით. და ეს იყო სწორი ვარაუდი.

1990-იან წლებში გაირკვა, რომ Ia ტიპის სუპერნოვა შეიძლება იყოს "სტანდარტული სანთლების" ფუნქცია ბევრად უკეთესი, ვიდრე გროვების ყველაზე კაშკაშა გალაქტიკები. ეს არის ვარსკვლავები, რომლებიც რამდენიმე დღის ან კვირის განმავლობაში ანათებენ ისე კაშკაშა, რომ სიკაშკაშით ისინი შედარებულია მთელ გალაქტიკასთან. Ფენომენი სუპერნოვას ტიპიია შემოდის მჭიდრო სისტემები, რომელიც შედგება ორი მკვრივი ვარსკვლავისგან - თეთრი ჯუჯებისგან სისტემის კომპონენტებს შორის მატერიის გაცვლის დროს (სურ. 5).

ამ ტიპის სუპერნოვების კოსმოლოგიის მიზნებისთვის გამოყენების მცდელობები საკმაოდ დიდი ხნის წინ დაიწყო, მაგრამ არ იყო საკმარისი დაკვირვების მონაცემები. პრობლემა იყო დიდი ტელესკოპებით დაკვირვების დროის მოპოვების სირთულე. კომიტეტები, რომლებიც გამოყოფენ ამ ტელესკოპების დროს, გამოიყენებენ ზიზღის მოთხოვნებს სამუშაოზე, როგორიცაა ძებნა, თვალთვალი, გამოკითხვები; დიდი ტელესკოპებირადგან ისინი შექმნილია უნიკალური ობიექტების შესასწავლად...

წარმატება 1997 წელს ერთდროულად მიაღწია ორ გუნდს. ერთ-ერთი მათგანი 1988 წელს ეროვნულ ლაბორატორიაში ჩამოყალიბდა. ლოურენსი აშშ-ში და ძირითადად ფიზიკოსებისგან შედგებოდა, მას ხელმძღვანელობდა ს. პერლმუტერი; ასტრონომთა სხვა ჯგუფს 1994 წელს სათავეში ჩაუდგა ბ.შმიდტი, რომელიც მუშაობდა ავსტრალიის მთაზე სტრომლოსა და საიდინგის ობსერვატორიებში. ამ გუნდებმა მიიღეს წვდომა 4 მეტრიან ტელესკოპებზე ამ ობსერვატორიაში და სერო ტოლოლოზე, მოგვიანებით კი ჰაბლზე. კოსმოსური ტელესკოპიდა 10-მ კეკის ტელესკოპი ზე ჰავაის კუნძულები; ამ უკანასკნელზე მიიღეს სპექტრული მონაცემები (რომელმაც, სხვათა შორის, აჩვენა, რომ მსგავსი სპექტრული ცვლილებები უფრო ნელა ხდება შორეულ სუპერნოვებში, ვიდრე უფრო ახლოს - წითელცვლის დოპლერის ბუნების კიდევ ერთი დასტური).

შედეგები წარმოუდგენელი ჩანდა - და ახლაც ჩანს ზოგიერთისთვის - წარმოუდგენელი. შორეული სუპერნოვა სისტემატურად უფრო სუსტი აღმოჩნდა, ვიდრე ჰაბლის წრფივი კანონი მოითხოვდა და ეს ნიშნავს, რომ სამყარო აჩქარებით ფართოვდება და კოსმოლოგიური მუდმივი არ არის ნულის ტოლი, მაგრამ აქვს დადებითი ნიშანი(ნახ. 6). ს.პერლმუტერი ამბობს, რომ მისი ერთ-ერთი პირველი გამოსვლის შემდეგ აღმოჩენის შესახებ გზავნილით, ერთი ცნობილი ფიზიკოსი- თეორეტიკოსმა აღნიშნა, რომ ეს დაკვირვების შედეგები მცდარი უნდა იყოს, რადგან კოსმოლოგიური მუდმივი ძალიან ახლოს უნდა იყოს ნულთან.

თუმცა, შედეგების სანდოობაზე მიუთითებდა ორი გუნდის დამოუკიდებელი დასკვნების სიახლოვე, რომლებმაც გულდასმით განიხილეს შეცდომის ყველა შესაძლო წყარო. შესაძლებელი გახდა მცირე განსხვავებების გათვალისწინება სუპერნოვაების მაქსიმალურ სიკაშკაშეში სამუშაო საფუძველი, შესრულებული ჯერ კიდევ 1970-იან წლებში Yu.P. Pskovskii (GAISH MGU) მიერ - ეს განსხვავებები დამოკიდებულია ვარსკვლავის სიკაშკაშის დაცემის სიჩქარეზე.

2003 წლის ოქტომბერში ასტრონომთა დიდმა საერთაშორისო ჯგუფმა დაადასტურა სამყაროს აჩქარებული გაფართოება. მათ მიიღეს მონაცემები 23 სუპერნოვაზე, მათ შორის 7 ძალიან შორეულზე, და ეს გვაძლევს საშუალებას დარწმუნებით ვთქვათ, რომ სამყაროს გაფართოების აჩქარება აშკარა არ არის და რომ ია სუპერნოვას მახასიათებლები არ არის დამოკიდებული მათ დისტანციებზე და ასაკზე.

სამყაროს დაჩქარებული გაფართოება ზოგიერთ ფიზიკოსს უბიძგებს დანერგვას ახალი ერთეული,,კვინტესენცია”, ახალი ფიზიკური ველი, რომლის ეფექტური გრავიტაციული სიმკვრივე უარყოფითია და რომელსაც, შესაბამისად, შეუძლია შექმნას ანტიგრავიტაცია, რასაც სამყაროს გაფართოების აჩქარებამდე მივყავართ. თუმცა, მეცნიერების კლასიკა გვასწავლის, რომ არ შემოვიტანოთ ახალი ერთეულები გარეშე სასწრაფო. სივრცის ვაკუუმს, რომელიც ყველგან არის, უარყოფითი წნევის იგივე თვისება აქვს. ის ასევე ჩნდება მიკროსამყაროს ფიზიკა, წარმოადგენს ყველაზე დაბალს ენერგეტიკული მდგომარეობაკვანტური ველები. მასში ხდება ელემენტარული ნაწილაკების ურთიერთქმედება; რეალობა ფიზიკური ვაკუუმიუდაოდ დადგენილია რამდენიმე ექსპერიმენტში.

ახლა ყველა საფუძველი არსებობს იმის დასაჯერებლად, რომ აინშტაინის განტოლებებში კოსმოლოგიური ტერმინი ზუსტად აღწერს ენერგიისა და ვაკუუმის სიმკვრივეს. ეს სიმჭიდროვე მუდმივია დროსა და სივრცეში და ნებისმიერ მითითების სისტემაში და აქვს დადებითი ღირებულება.

ვაკუუმის წნევა უდრის მინუს სიმკვრივეს გამრავლებული სინათლის სიჩქარის კვადრატზე და, შესაბამისად, უარყოფითია, რაც იწვევს დაჩქარებული გაფართოებასამყარო, ახლა აღმოჩენილია შორეული სუპერნოვების მონაცემებით.

ეს არის ვაკუუმის თვისებები, რაც შესაძლებელს ხდის სანდაჯის პარადოქსის ახსნას. ის და მისი თანაავტორები (Astrophys. J., V. 590, P. 256, 2003) აღნიშნავენ, რომ რუსმა და ფინელმა ასტრონომებმა ეს პირველებმა გააკეთეს 2001 წელს. A.D. Chernin (GAISH MGU), P. Teerikorpi (Turku Observatory) და Yu.V. 1153, 2001) - სანდაჯისა და კარაჩენცევის პარადოქსული შედეგები აიხსნება იმით, რომ ეს არის ვაკუუმი, რომელიც განსაზღვრავს სამყაროს დინამიკას. . გალაქტიკების ფართომასშტაბიანი კინემატიკა - სამყაროს გაფართოება - არის ერთგვაროვანი, რეგულარული, თუმცა მათი სივრცითი განაწილებაძალიან არარეგულარული იმავე ტომებში. ეს ნიშნავს, რომ გალაქტიკების ფართომასშტაბიანი დინამიკა კონტროლდება ვაკუუმით, რომლის სიმკვრივე იწყებს მატერიის სიმკვრივის გადაჭარბებას უკვე ჩვენგან 1,5 - 2 kpc რიგის მანძილიდან. მისი სიმკვრივე ყველგან ერთნაირია და სწორედ ეს სიმკვრივე ადგენს გაფართოების სიჩქარეს - ჰაბლის მუდმივას. ვაკუუმის დინამიური ეფექტი არ არის დამოკიდებული არც მოძრაობაზე და არც გალაქტიკების განაწილებაზე სივრცეში. ამრიგად, სამყაროს დაჩქარებული გაფართოების ახსნის საფუძველზე კოსმოსური ვაკუუმის არსებობით, ა. ჩერნინმა და მისმა კოლეგებმა იპოვეს სანდაჯის პარადოქსის ბუნებრივი ახსნა. კვინტესენციის ცნება ამ დროისთვის არის გამოგონილი ad hoc - ის შემოთავაზებულია მხოლოდ იმიტომ, რომ ის არის მოცემული ასტრონომიული დაკვირვებებიენერგიის სიმკვრივისა და ვაკუუმის მნიშვნელობა შეუთავსებელია მრავალი ფიზიკოსის რწმენასთან.

ასე რომ, ყველაფერი ემთხვევა იმ ფაქტს, რომ ასტრონომებმა შეძლეს გაზომონ მნიშვნელობა, რომლის ცოდნაზეც ფიზიკოსები დიდი ხანია ოცნებობდნენ - ენერგიისა და ვაკუუმის სიმკვრივე. შედეგი მოულოდნელი იყო. მოსალოდნელი იყო, რომ ასეთ ფუნდამენტურ სიდიდეს უნდა ჰქონდეს რაიმე გამორჩეული მნიშვნელობა, ან ნული ან განსაზღვრული პლანკის სიმკვრივით - გრავიტაციული მუდმივის, სინათლის სიჩქარისა და პლანკის მუდმივის კომბინაცია, რომელსაც აქვს სიმკვრივის განზომილება და არის 5 x 1093. გ/სმ3. თუმცა, ასტრონომების მიერ დაკვირვებული ვაკუუმის სიმკვრივე 122 ბრძანებით ნაკლებია პლანკის სიდიდეზე - და მაინც ის არავითარ შემთხვევაში არ არის ნული! ენერგიისა და ვაკუუმის სიმკვრივე არის სამყაროს მთელი მატერიის სიმკვრივის დაახლოებით 70%. ეს შედეგი ასევე გამომდინარეობს CMB ფონზე რყევების სატელიტური გაზომვებიდან. ეს ნიშნავს, რომ სამყარო სამუდამოდ გაფართოვდება...

ეს ყველაფერი რთულ პრობლემებს უქმნის ფუნდამენტური ფიზიკა. UFN-ის მიმოხილვის სტატიაში A.D. Chernin ამტკიცებს ვარაუდის სასარგებლოდ, რომ ვაკუუმის ბუნება გარკვეულწილად უნდა იყოს დაკავშირებული ელექტროსუსტი პროცესების ფიზიკასთან, როდესაც სამყაროს ასაკი დაახლოებით 10-12 წამია. ეპოქაში, როდესაც გაფართოებული კოსმოსის ტემპერატურა დაეცა ამ პროცესების შესაბამის მნიშვნელობებამდე, შესაძლოა მოხდა ბოლო ნახტომი (ფაზის გადასვლა) პირველადი ვაკუუმის მდგომარეობაში, რამაც გამოიწვია თანამედროვე მნიშვნელობასივრცის ფიზიკური ვაკუუმის სიმკვრივე.

პირველადი ვაკუუმი არის ფუნდამენტურობის იგივე დონის თეორიული კონცეფცია, როგორც დროისა და სივრცის ცნებები. ვარაუდობენ, რომ მისი სიმკვრივე ახლოს უნდა იყოს პლანკის სიმკვრივესთან. ჯერ კიდევ არ არსებობს დაკვირვების მონაცემები, რომლებიც ადასტურებენ მის არსებობას, მაგრამ ეს არის პირველადი ვაკუუმის რყევები, მრავალი თეორეტიკოსის აზრით, რაც ქმნის უამრავ სამყაროს ყველაზე მეტად. სხვადასხვა ღირებულებები ფიზიკური მუდმივებიმათში. ამ სამყაროებიდან, რომელთა პარამეტრები (on დღევანდელი ეტაპი!) თავსებადია სიცოცხლესთან, არის ჩვენი სამყარო...

ამრიგად, სამყარო შედგება 70% ვაკუუმისგან და მხოლოდ 4% არის ბარიონები, რომლებიც ქმნიან ვარსკვლავებსა და გაზებს. ესეც ბოლო წლების შედეგია. ენერგიის სიმკვრივის დარჩენილი 26% და სამყარო იძლევა "ცივი ბნელი მატერიის" აღმოჩენას (მაგრამ?) მხოლოდ მისი გრავიტაციული ველით. ამ ფარული მასის მატარებლები, სავარაუდოდ, ჯერ კიდევ უცნობია ფიზიკისთვის, რომლებიც სუსტად ურთიერთქმედებენ ელემენტარული ნაწილაკები. მათ ინტენსიურად ეძებენ მიწისქვეშ მდებარე მოწყობილობებით. მაგრამ ამაზე საუბრის ადგილი არ არის.

შეუძლიათ თქვან, რომ მე-20 საუკუნის ბოლოს ასტრონომებმა არაფერი დაკარგეს? მაგრამ არა, ჩვენ ავედით ცოდნის შემდეგ მწვერვალზე - და მისგან ახალი მწვერვალები დავინახეთ. ჩვენ შევძელით სამყაროს შემადგენლობის დადგენა ვარსკვლავებზე დაკვირვებით, რომელთა მასა მისი მთლიანი მასის მხოლოდ დაახლოებით 1%-ია (ნახ. 7). ეს არის მეცნიერების მორიგი ტრიუმფი - და დასტური იმისა, რომ მეცნიერებას დასასრული არ ექნება, თუ მას კაცობრიობა დაუჭერს მხარს. და მაშინ ჩვენ არ გვეშინია მომავლის გამოწვევების!

Abel85 გალაქტიკათა გროვა, რომელიც დედამიწიდან დაახლოებით 740 მილიონი სინათლის წლის მანძილზე მდებარეობს, ჩადრას რენტგენის ობსერვატორიამ დააფიქსირა. მეწამული ბზინვარება არის გაზი, რომელიც გაცხელებულია რამდენიმე მილიონ გრადუსამდე.

სამყაროს კოსმოსური სტრუქტურების ზრდის მოდელის ილუსტრაცია. გამოსახულია სამყაროს სამი ასაკი: 0,9 მილიარდი, 3,2 მილიარდი და 13,7 მილიარდი წელი (ამჟამინდელი მდგომარეობა).

მეცნიერთა საერთაშორისო გუნდი ალექსეი ვიხლინინის ხელმძღვანელობით ინსტიტუტიდან კოსმოსური კვლევა RAS-მა ექსპერიმენტულად დაადასტურა სამყაროს დაჩქარებული გაფართოება ახლით დამოუკიდებელი მეთოდიდა დროთა განმავლობაში აღადგინა მისი განვითარების სურათი. ახლა IKI RAS მუშაობს ახალი ორბიტალური რენტგენის ობსერვატორიის შექმნაზე, რომლის ერთ-ერთი ამოცანა იქნება ბნელი ენერგიის მდგომარეობის განტოლების დადგენა უპრეცედენტო სიზუსტით.

ალექსეი ვიხლინინმა, სიტყვით გამოსვლისას IKI RAS-ში გამართულ კონფერენციაზე "მაღალი ენერგიის ასტროფიზიკა დღეს და ხვალ", თქვა, რომ გასულ საუკუნეში, შორეული დაკვირვებით. სუპერნოვანაჩვენებია, რომ ჩვენი სამყარო აჩქარებული ტემპით ფართოვდება. ამ აჩქარების ასახსნელად შემოიღეს ცნება „ბნელი ენერგია“ („უხილავი ენერგია“). მისი თვისებები ძალიან უჩვეულო აღმოჩნდა - მაგალითად, ბნელ ენერგიას უნდა ჰქონდეს უარყოფითი წნევა, რათა სამყაროს "აძლიოს". ამ იდუმალი ბნელი ენერგიის ბუნების დადგენა ფიზიკის ერთ-ერთი მთავარი ამოცანაა, რადგან, თანამედროვე იდეები, ეს არის ბნელი ენერგია, რომელიც განსაზღვრავს ჩვენი სამყაროს განვითარებას.

ევროპისა და შეერთებული შტატების მეცნიერთა საერთაშორისო ჯგუფის მუშაობა ეფუძნებოდა კოსმოსში გალაქტიკების მასიური გროვების განაწილების კვლევას - სამყაროს ფართომასშტაბიანი სტრუქტურის ძირითადი ელემენტები. (დიდი მასშტაბის სტრუქტურა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს გალაქტიკების გროვებად, რომლებიც დაკავშირებულია ძაფებით

- გაზის დაგროვება, რომელთა შორის არის სიცარიელე.) ბნელი ენერგია უნდა ჰქონდეს მნიშვნელოვანი გავლენაფართომასშტაბიანი სტრუქტურის ზრდაზე, რადგან ის ეწინააღმდეგება ძალას გრავიტაციული მიზიდულობამატერია და ხელს უშლის მატერიის გროვების წარმოქმნას დიდ მანძილზე მასშტაბებზე. AT ყველაზეეს გავლენა აისახება გალაქტიკათა მასიური გროვების ფორმირების სიჩქარეზე. ასეთი გროვა შეიცავს ათასობით გალაქტიკას, როგორიც ჩვენია და შეიძლება ჰქონდეს მზის მასის 10 14 მასის მასა.

86 ყველაზე მასიური გალაქტიკების გროვა სამყაროში, რომლებიც მდებარეობს ირმის ნახტომიდან რამდენიმე ასეული მილიონიდან რამდენიმე მილიარდ სინათლის წლის მანძილზე, ექსპერიმენტულად იქნა აღმოჩენილი და დეტალურად შესწავლილი. უმეტესობაგროვები აღმოაჩინეს ROSAT-ის რენტგენის ტელესკოპის (გერმანია, NASA) მონაცემების საფუძველზე. მანძილის გაზომვები ხდება ათეულის გამოყენებით ოპტიკური ტელესკოპებიმსოფლიოში: Keck, Magellan, NTT და ა.შ. Დიდი რიცხვიდაკვირვება ასევე განხორციელდა რუსულ-თურქული 1,5 მეტრიანი RTT-150 ტელესკოპის გამოყენებით. სამუშაოს წარმატებაში მთავარი წვლილი შეიტანა ჩანდრას ორბიტალურ რენტგენულ ობსერვატორიამ (აშშ) - მისი მონაცემებით, მტევნების მასები ზუსტად იყო გაზომილი.

მიღებული შედეგების საფუძველზე, ასტროფიზიკოსებმა აღადგინეს სამყაროს განვითარების სურათი, დაწყებული მისი ასაკის დაახლოებით 2/3-დან დღემდე, ანუ ბოლო 5,5 მილიარდი წლის განმავლობაში (რაც დაახლოებით შეესაბამება მზის ასაკს). ამ კვლევის შედეგებმა აჩვენა, რომ ამ დროის განმავლობაში ფართომასშტაბიანი სტრუქტურის ზრდა მნიშვნელოვნად შენელდა.

ძალა, რომლითაც ბნელი ენერგია „აბიძგებს“ მატერიას, აღწერილია მდგომარეობის ბნელი ენერგიის განტოლების პარამეტრით, რომელსაც აქვს ფიზიკური მნიშვნელობაზამბარის სიხისტის მსგავსი. მკვლევარებმა გააკეთეს ამ პარამეტრის ყველაზე ზუსტი გაზომვა დღემდე. მიღებული შედეგები გულისხმობს, რომ ფარდობითობის ზოგადი განტოლებები (მხოლოდ კოსმოლოგიური მუდმივის დამატებით) კარგად მუშაობს ყველა დაკვირვებულ მანძილზე - ჩვენს პლანეტების ორბიტების რადიუსებიდან. მზის სისტემასამყაროს მთელი დაკვირვებადი ნაწილის ზომამდე.

IKI RAS საზოგადოების ინსტიტუტებთან თანამშრომლობით. მაქს პლანკი (გერმანია) და სხვები სამეცნიერო ორგანიზაციებიამჟამად მუშაობს Spectrum-X-ray Gamma (SRG) ორბიტალური რენტგენის ობსერვატორიის შექმნაზე, რომლის გაშვება იგეგმება 2012 წელს. ობსერვატორია განკუთვნილია სრული მიმოხილვაცა, რომლის დროსაც, როგორც მოსალოდნელი იყო, აღმოჩენილი იქნება გალაქტიკების დაახლოებით 100 ათასი გროვა (ანუ სამყაროს გალაქტიკების ყველა მასიური გროვა), აქტიური გალაქტიკების დაახლოებით 3 მილიონი ბირთვი (ზემასიური შავი ხვრელები) და დაახლოებით 2 მილიონი კორონალურად აქტიური ვარსკვლავი. . გალაქტიკების მასიური გროვების დაკვირვების საფუძველზე, სავარაუდოდ, უფრო ზუსტად უნდა შეფასდეს სამყაროს ფართომასშტაბიანი სტრუქტურის ზრდის ტემპი, რაც, თავის მხრივ, შესაძლებელს გახდის ბნელი ენერგიის მდგომარეობის განტოლების დადგენას უპრეცედენტო სიზუსტით. .

ასტროფიზიკოსები თვლიან, რომ ბნელი ენერგიის ბუნების შესწავლა შექმნის ვაკუუმის ახალ თეორიას, რომელიც შეიძლება გავრცელდეს სხვა ფიზიკურ მოვლენებზე. შესაძლებელია, რომ შიგნით ახალი თეორიაგამოდის, რომ ჩვენს სივრცეს აქვს არა ოთხი, არამედ ხუთი განზომილება.

სამყარო არ არის სტატიკური. ეს დაადასტურა ასტრონომ ედვინ ჰაბლის კვლევებმა ჯერ კიდევ 1929 წელს, ანუ თითქმის 90 წლის წინ. ამ იდეამდე მას გალაქტიკების მოძრაობაზე დაკვირვებამ მიიყვანა. ასტროფიზიკოსების კიდევ ერთი აღმოჩენა მეოცე საუკუნის ბოლოს იყო სამყაროს გაფართოების გაანგარიშება აჩქარებით.

რა ჰქვია სამყაროს გაფართოებას?

ზოგი გაკვირვებულია იმის მოსმენით, რასაც მეცნიერები სამყაროს გაფართოებას უწოდებენ. ეს სახელწოდება ასოცირდება ეკონომიკის უმრავლესობასთან და უარყოფით მოლოდინებთან.

ინფლაცია არის სამყაროს გაფართოების პროცესი მისი გამოჩენისთანავე და მკვეთრი აჩქარებით. ინგლისურიდან თარგმნა, "inflation" - "pump up", "inflate".

ბნელი ენერგიის, როგორც სამყაროს ინფლაციის თეორიის ფაქტორის არსებობის შესახებ ახალ ეჭვებს იყენებენ გაფართოების თეორიის მოწინააღმდეგეები.

შემდეგ მეცნიერებმა შესთავაზეს შავი ხვრელების რუკა. საწყისი მონაცემები განსხვავდება მოგვიანებით მიღებული მონაცემებისგან:

  1. სამოცი ათასი შავი ხვრელი ყველაზე შორეულ თერთმეტ მილიონ სინათლის წელზე მეტი მანძილით - ოთხი წლის წინანდელი მონაცემები.
  2. ას ოთხმოცი ათასი შავი ხვრელის გალაქტიკა ცამეტი მილიონი სინათლის წლის მანძილზე. მეცნიერების მიერ მოპოვებული მონაცემები, მათ შორის რუსი ბირთვული ფიზიკოსები, 2017 წლის დასაწყისში.

ეს ინფორმაცია, ასტროფიზიკოსების თქმით, არ ეწინააღმდეგება კლასიკური მოდელისამყარო.

სამყაროს გაფართოების სიჩქარე გამოწვევაა კოსმოლოგებისთვის

გაფართოების ტემპი მართლაც გამოწვევაა კოსმოლოგებისა და ასტრონომებისთვის. მართალია, კოსმოლოგები აღარ ამტკიცებენ, რომ სამყაროს გაფართოების ტემპს არ აქვს მუდმივი პარამეტრი, შეუსაბამობები გადავიდა სხვა სიბრტყეში - როდესაც გაფართოება დაიწყო აჩქარება. პირველი ტიპის ძალიან შორეული სუპერნოვას გალაქტიკების სპექტრში ხეტიალის შესახებ მონაცემები ადასტურებს, რომ გაფართოება არ არის უეცარი დაწყების პროცესი.

მეცნიერები თვლიან, რომ სამყარო პირველი ხუთი მილიარდი წლის განმავლობაში მცირდებოდა.

დიდი აფეთქების პირველმა შედეგებმა ჯერ ძლიერი გაფართოება გამოიწვია, შემდეგ კი შეკუმშვა დაიწყო. მაგრამ ბნელმა ენერგიამ მაინც მოახდინა გავლენა სამყაროს ზრდაზე. თანაც აჩქარებით.

ამერიკელმა მეცნიერებმა დაიწყეს სამყაროს ზომის რუქის შექმნა სხვადასხვა ეპოქაშიიმის გასარკვევად, როდის დაიწყო აჩქარება. სუპერნოვას აფეთქებებზე დაკვირვებით, ისევე როგორც ძველ გალაქტიკებში კონცენტრაციის მიმართულებაზე, კოსმოლოგებმა შენიშნეს აჩქარების მახასიათებლები.

რატომ არის სამყარო "აჩქარებული"

თავდაპირველად, ვარაუდობდნენ, რომ შედგენილ რუკაში აჩქარების მნიშვნელობები არ იყო წრფივი, მაგრამ გადაიქცა სინუსოიდად. მას "სამყაროს ტალღა" უწოდეს.

სამყაროს ტალღა ამბობს, რომ აჩქარება არ წავიდა მუდმივი სიჩქარე: შეანელა, მერე აჩქარდა. და რამდენჯერმე. მეცნიერები თვლიან, რომ დიდი აფეთქების შემდეგ 13,81 მილიარდი წლის განმავლობაში შვიდი ასეთი პროცესი იყო.

თუმცა, კოსმოლოგები ჯერ ვერ პასუხობენ კითხვას, თუ რაზეა დამოკიდებული აჩქარება-შენელება. ვარაუდები ემყარება იმ აზრს, რომ ენერგეტიკული ველი, საიდანაც ბნელი ენერგია იწყება, სამყაროს ტალღას ექვემდებარება. და ერთი პოზიციიდან მეორეზე გადაადგილებით, სამყარო ან აფართოებს აჩქარებას, ან ანელებს მას.

მიუხედავად არგუმენტების დამაჯერებლობისა, ისინი ჯერ კიდევ თეორიად რჩება. ასტროფიზიკოსები იმედოვნებენ, რომ პლანკის ორბიტული ტელესკოპიდან მიღებული ინფორმაცია სამყაროში ტალღის არსებობას დაადასტურებს.

როცა ბნელი ენერგია იპოვეს

პირველად მათ ამაზე საუბარი ოთხმოცდაათიან წლებში დაიწყეს სუპერნოვას აფეთქებების გამო. ბნელი ენერგიის ბუნება უცნობია. მიუხედავად იმისა, რომ ალბერტ აინშტაინმა თავის ფარდობითობის თეორიაში გამოყო კოსმოსური მუდმივი.

1916 წელს, ასი წლის წინ, სამყარო ჯერ კიდევ უცვლელად ითვლებოდა. მაგრამ გრავიტაცია ჩაერია: კოსმოსური მასები უცვლელად შეეჯახებოდნენ ერთმანეთს, თუ სამყარო სტაციონარული იქნებოდა. აინშტაინი აცხადებს გრავიტაციას კოსმოსური ძალამოგერიება.

ჟორჟ ლემერი ამას ფიზიკის საშუალებით დაასაბუთებს. ვაკუუმი შეიცავს ენერგიას. მისი ვიბრაციების გამო, რაც იწვევს ნაწილაკების გაჩენას და მათ შემდგომ განადგურებას, ენერგია იძენს ამაღელვებელ ძალას.

როდესაც ჰაბლმა დაამტკიცა სამყაროს გაფართოება, აინშტაინმა მას სისულელე უწოდა.

ბნელი ენერგიის გავლენა

სამყარო მუდმივი სიჩქარით იშლება. 1998 წელს მსოფლიოს წარუდგინეს მონაცემები 1 ტიპის სუპერნოვას აფეთქებების ანალიზიდან. დადასტურებულია, რომ სამყარო სულ უფრო და უფრო სწრაფად იზრდება.

ეს ხდება უცნობი ნივთიერების გამო, მას მეტსახელად "ბნელი ენერგია" ეწოდა. გამოდის, რომ ის სამყაროს სივრცის თითქმის 70%-ს იკავებს. ბნელი ენერგიის არსი, თვისებები და ბუნება შესწავლილი არ არის, მაგრამ მისი მეცნიერები ცდილობენ გაარკვიონ, არსებობდა თუ არა ის სხვა გალაქტიკებში.

2016 წელს მათ გამოთვალეს გაფართოების ზუსტი სიჩქარე უახლოეს მომავალში, მაგრამ გამოჩნდა შეუსაბამობა: სამყარო ფართოვდება უფრო სწრაფი ტემპით, ვიდრე ასტროფიზიკოსები ადრე ვარაუდობდნენ. მეცნიერებს შორის კამათი ატყდა ბნელი ენერგიის არსებობასა და მის გავლენას სამყაროს საზღვრების გაფართოების სიჩქარეზე.

სამყაროს გაფართოება ხდება ბნელი ენერგიის გარეშე

ბნელი ენერგიისგან სამყაროს გაფართოების დამოუკიდებლობის თეორია მეცნიერებმა წამოაყენეს 2017 წლის დასაწყისში. ისინი ხსნიან გაფართოებას, როგორც სამყაროს სტრუქტურის ცვლილებას.

ბუდაპეშტისა და ჰავაის უნივერსიტეტების მეცნიერები მივიდნენ დასკვნამდე, რომ გამოთვლებსა და რეალურ გაფართოების სიჩქარეს შორის შეუსაბამობა დაკავშირებულია სივრცის თვისებების ცვლილებასთან. არავინ გაითვალისწინა რა ემართება სამყაროს მოდელს გაფართოების დროს.

ბნელი ენერგიის არსებობაში ეჭვი ეპარება, მეცნიერები განმარტავენ: სამყაროში მატერიის უდიდესი კონცენტრატები გავლენას ახდენს მის გაფართოებაზე. ამ შემთხვევაში, დანარჩენი შინაარსი თანაბრად ნაწილდება. თუმცა ფაქტი გაუგებარი რჩება.

მათი ვარაუდების მართებულობის საჩვენებლად, მეცნიერებმა შემოგვთავაზეს მინი სამყაროს მოდელი. მათ წარმოადგინეს ის ბუშტების ნაკრების სახით და დაიწყეს თითოეული ბუშტის ზრდის პარამეტრების გამოთვლა. საკუთარი სიჩქარემისი მასის მიხედვით.

სამყაროს ამ მოდელირებამ აჩვენა მეცნიერებს, რომ მას შეუძლია შეიცვალოს ენერგიის გათვალისწინების გარეშე. და თუ თქვენ "აურიეთ" ბნელი ენერგია, მაშინ მოდელი არ შეიცვლება, ამბობენ მეცნიერები.

ზოგადად, დაპირისპირება ჯერ კიდევ გრძელდება. ბნელი ენერგიის მომხრეები ამბობენ, რომ ის გავლენას ახდენს სამყაროს საზღვრების გაფართოებაზე, ოპონენტები მტკიცედ დგანან და ამტკიცებენ, რომ მატერიის კონცენტრაციას აქვს მნიშვნელობა.

სამყაროს გაფართოების სიჩქარე ახლა

მეცნიერები დარწმუნებულნი არიან, რომ სამყარომ ზრდა დიდი აფეთქების შემდეგ დაიწყო. შემდეგ, თითქმის თოთხმეტი მილიარდი წლის წინ, აღმოჩნდა, რომ სამყაროს გაფართოების ტემპი მეტი სიჩქარესვეტა. და ის აგრძელებს ზრდას.

სტივენ ჰოკინგის და ლეონარდ მლოდინოვის წიგნი ყველაზე მოკლე ისტორიადრო“ აღნიშნულია, რომ სამყაროს საზღვრების გაფართოების ტემპი არ შეიძლება აღემატებოდეს 10%-ს მილიარდ წელიწადში.

იმის დასადგენად, თუ რა არის სამყაროს გაფართოების ტემპი, 2016 წლის ზაფხულში ლაურეატი ნობელის პრემიაადამ რისმა გამოთვალა მანძილი პულსირებულ ცეფეიდებამდე ერთმანეთთან ახლოს გალაქტიკებში. ამ მონაცემებმა სიჩქარის გამოთვლა მოგვცა. აღმოჩნდა, რომ გალაქტიკებს მინიმუმ სამი მილიონი სინათლის წლის მანძილზე შეუძლიათ დაშორება თითქმის 73 კმ/წმ სიჩქარით.

შედეგი საოცარი იყო: ორბიტალური ტელესკოპები, იგივე პლანკი, საუბრობდნენ 69 კმ/წმ-ზე. რატომ დაფიქსირდა ასეთი განსხვავება, მეცნიერებს არ შეუძლიათ პასუხის გაცემა: მათ არაფერი იციან ბნელი მატერიის წარმოშობის შესახებ, რაზეც სამყაროს გაფართოების თეორია ეფუძნება.

მუქი გამოსხივება

სამყაროს „აჩქარების“ კიდევ ერთი ფაქტორი აღმოაჩინეს ასტრონომებმა ჰაბლის გამოყენებით. ითვლება, რომ ბნელი გამოსხივება სამყაროს ჩამოყალიბების დასაწყისშივე გაჩნდა. მაშინ მასში მეტი ენერგია იყო და არა მატერია.

ბნელი გამოსხივება „დაეხმარა“ ბნელ ენერგიას სამყაროს საზღვრების გაფართოებაში. აჩქარების სიჩქარის განსაზღვრაში განსხვავებები გამოწვეული იყო ამ გამოსხივების უცნობი ბუნებით, ამბობენ მეცნიერები.

ჰაბლის შემდგომმა მუშაობამ დაკვირვებები უფრო ზუსტი უნდა გახადოს.

იდუმალმა ენერგიამ შეიძლება გაანადგუროს სამყარო

მეცნიერები ასეთ სცენარს რამდენიმე ათეული წლის განმავლობაში განიხილავდნენ, მონაცემები კოსმოსური ობსერვატორიაპლანკი ამბობს, რომ ეს შორს არის უბრალო სპეკულაციისგან. ისინი გამოიცა 2013 წელს.

„პლანკმა“ გაზომა „ექო“ დიდი აფეთქება, რომელიც გაჩნდა სამყაროს ასაკში დაახლოებით 380 ათასი წლის განმავლობაში, ტემპერატურა იყო 2700 გრადუსი. და ტემპერატურა შეიცვალა. "პლანკმა" ასევე განსაზღვრა სამყაროს "კომპოზიცია":

ფიზიკოსმა რობერტ კალდველმა თქვა, რომ ბნელ ენერგიას აქვს ძალა, რომელიც შეიძლება გაიზარდოს. და ეს ენერგია გამოყოფს სივრცე-დროს. მეცნიერი თვლის, რომ გალაქტიკა დაშორდება მომდევნო ოციდან ორმოცდაათ მილიარდ წელიწადში. ეს პროცესი მოხდება სამყაროს საზღვრების მზარდი გაფართოებით. გატყდება ირმის ნახტომივარსკვლავიდან და ისიც დაიშლება.

კოსმოსი დაახლოებით სამოცი მილიონი წლისაა. მზე გახდება ჯუჯა ჩამქრალი ვარსკვლავი და პლანეტები გამოეყოფა მისგან. მაშინ დედამიწა აფეთქდება. მომდევნო ოცდაათი წუთში სივრცე ატომებს გაანადგურებს. საბოლოო იქნება სივრცე-დროის სტრუქტურის განადგურება.

სად მიდის ირმის ნახტომი?

იერუსალიმის ასტრონომები დარწმუნებულნი არიან, რომ ირმის ნახტომმა მოიპოვა მაქსიმალური სიჩქარე, რაც უფრო მაღალია ვიდრე სამყაროს გაფართოების სიჩქარე. მეცნიერები ამას ირმის ნახტომის სურვილით ხსნიან „დიდი მზიდველის“ადმი, რომელიც ყველაზე დიდად ითვლება.ასე რომ ირმის ნახტომი ტოვებს კოსმოსურ უდაბნოს.

მეცნიერები იყენებენ სხვადასხვა ტექნიკასამყაროს გაფართოების სიჩქარის გაზომვა, ამიტომ არა ერთჯერადი შედეგიეს პარამეტრი.

ᲓᲐᲙᲐᲕᲨᲘᲠᲔᲑᲣᲚᲘ ᲡᲢᲐᲢᲘᲔᲑᲘ