Lumalawak ang kalawakan. Paano lumalawak ang uniberso

Mabituing langit sa itaas matagal na panahon ay para sa tao ay isang simbolo ng kawalang-hanggan. Sa Bagong Panahon lamang napagtanto ng mga tao na ang "nakapirming" mga bituin ay aktwal na gumagalaw, at kasama malalaking bilis. Noong ikadalawampu siglo ang sangkatauhan ay nasanay na sa isang mas kakaibang katotohanan: ang mga distansya sa pagitan ng mga sistema ng bituin - mga kalawakan, ay hindi nakatali na kaibigan sa bawat isa, ang mga puwersa ng grabidad ay patuloy na tumataas.

At ang punto dito ay wala sa kalikasan ng mga kalawakan: ang Uniberso mismo ay lumalawak! Kinailangang hatiin ng natural na agham ang isa sa mga pangunahing prinsipyo nito: lahat ng bagay ay nagbabago sa mundong ito, ngunit ang mundo sa kabuuan ay palaging pareho. Ito ay maaaring ituring na pinakamahalagang pang-agham na kaganapan ng ikadalawampu siglo.

Nagsimula ang lahat noong nilikha ni Albert Einstein ang pangkalahatang teorya ng relativity. Ang kanyang mga aralin ay naglalarawan pangunahing katangian bagay, espasyo at oras. (“kamag-anak” sa Latin ay parang relativus, kaya ang mga teoryang batay sa teorya ng relativity ni Einstein ay tinatawag na relativistic).

Paglalapat ng kanyang teorya sa uniberso bilang ang buong sistema, natuklasan ni Einstein na ang gayong solusyon, na tumutugma sa isang uniberso na hindi nagbabago sa paglipas ng panahon, ay hindi gumagana. Hindi ito nasiyahan sa dakilang siyentipiko.

Upang makamit ang isang nakatigil na solusyon sa kanyang mga equation, ipinakilala ni Einstein ang isang karagdagang termino sa kanila - ang tinatawag na lambda term. Gayunpaman, sa ngayon ay wala pang nakakahanap ng anumang pisikal na katwiran para sa karagdagang terminong ito.

Maagang 20s Sobyet na matematiko Nalutas ni A. A. Fridman ang mga equation para sa Uniberso pangkalahatang teorya relativity nang hindi nagpapataw ng mga kondisyon ng stationarity. Pinatunayan niya na maaaring mayroong dalawang estado para sa uniberso: isang lumalawak na mundo at isang kumukontrang mundo. Ang mga equation na nakuha ni Friedman ay ginagamit upang ilarawan ang ebolusyon ng Uniberso sa kasalukuyang panahon.

Ang lahat ng mga teoretikal na pagsasaalang-alang na ito ay hindi konektado sa anumang paraan ng mga siyentipiko ang totoong mundo hanggang noong 1929 kinumpirma ng Amerikanong astronomo na si Edwin Hubble ang pagpapalawak ng nakikitang bahagi ng Uniberso. Ginamit niya ang Doppler effect para dito. Ang mga linya sa spectrum ng isang gumagalaw na pinagmulan ay inililipat ng isang halagang proporsyonal sa bilis ng paglapit o pag-alis nito, kaya ang bilis ng isang kalawakan ay palaging makalkula mula sa isang pagbabago sa posisyon nito. parang multo na mga linya.

Kahit na sa ikalawang dekada ng ikadalawampu siglo. Ang Amerikanong astronomo na si Westo Slifer, nang mapag-aralan ang spectra ng ilang mga kalawakan, ay napansin na karamihan sa mga ito ay may mga parang multo na linya na inilipat sa pula. Nangangahulugan ito na lumalayo sila sa ating Galaxy sa bilis na daan-daang kilometro bawat segundo.

Tinukoy ng Hubble ang distansya sa isang maliit na bilang ng mga kalawakan at ang kanilang bilis. Mula sa kanyang mga obserbasyon ay sumunod na kung mas malayo ang isang kalawakan, mas mabilis itong lumayo sa atin. Ang batas kung saan ang bilis ng pag-alis ay proporsyonal sa distansya ay tinatawag na batas ng Hubble.

Nangangahulugan ba ito na ang ating Galaxy ang sentro kung saan nagmumula ang pagpapalawak? Mula sa pananaw ng mga astronomo, imposible ito. Ang isang tagamasid saanman sa uniberso ay dapat makakita ng parehong larawan: lahat ng mga kalawakan ay magkakaroon ng mga redshift na proporsyonal sa kanilang mga distansya. Ang espasyo mismo ay tila napalaki.

Ang uniberso ay lumalawak, ngunit walang sentro ng pagpapalawak: mula saanman, ang pattern ng pagpapalawak ay lilitaw nang pareho.

Kung sa lobo gumuhit ng mga kalawakan at simulan itong palakihin, pagkatapos ay tataas ang mga distansya sa pagitan ng mga ito, at mas mabilis, mas malayo sila sa isa't isa, at ang pagkakaiba lamang ay ang mga iginuhit na kalawakan mismo ay tumataas ang laki, habang ang mga tunay na sistema ng bituin sa buong Uniberso ay nagpapanatili ng kanilang dami . Ito ay dahil ang mga bituin na bumubuo sa kanila ay pinagsama-sama ng mga puwersa ng gravitational.

Ang katotohanan ng patuloy na pagpapalawak ng Uniberso ay matatag na itinatag. Ang pinakamalayo sa kilalang mga kalawakan at ang mga quasar ay may napakalaking redshift na ang mga wavelength ng lahat ng linya sa spectra ay lumalabas na 5-6 beses na mas mahaba kaysa sa mga kalapit na pinagmumulan!

Ngunit kung ang sansinukob ay lumalawak, ngayon ay iba ang nakikita natin kaysa sa nakaraan. Bilyon-bilyong taon na ang nakalilipas, ang mga kalawakan ay matatagpuan nang malaki mas malapit na kaibigan sa kaibigan. Kahit na mas maaga, ang mga indibidwal na kalawakan ay hindi maaaring umiral, at kahit na mas malapit sa simula ng pagpapalawak, hindi maaaring magkaroon ng mga bituin. Ang panahong ito - ang simula ng pagpapalawak ng Uniberso - ay 12-15 bilyong taon ang layo sa atin.

Ang mga pagtatantya ng edad ng mga kalawakan ay masyadong tinatayang upang pinuhin ang mga figure na ito. Ngunit ito ay mapagkakatiwalaang itinatag na ang mga pinakalumang bituin ng iba't ibang mga kalawakan ay humigit-kumulang sa parehong edad. Dahil dito, ang karamihan sa mga sistema ng bituin ay lumitaw sa panahon kung kailan ang density ng bagay sa Uniberso ay mas mataas kaysa ngayon.

Sa paunang yugto ang buong pagkatao ng sansinukob ay nagkaroon ng napakaraming mataas na density na ito ay kahit na hindi maisip. Ang ideya ng pagpapalawak ng Uniberso mula sa isang superdense na estado ay ipinakilala noong 1927 ng Belgian astronomer na si Georges Lemaitre, at ang panukala na orihinal na sangkap ay napakainit, ay unang ipinahayag ni Georgy Antonovich Gamov noong 1946. Kasunod nito, ang hypothesis na ito ay nakumpirma ng pagtuklas ng tinatawag na relic radiation. Ito ay nanatili bilang isang dayandang ng mabilis na pagsilang ng Uniberso, na madalas na tinatawag Big Bang. Ngunit maraming katanungan ang nananatili. Ano ang humantong sa pagbuo ng kasalukuyang naobserbahang Uniberso, hanggang sa simula ng Pagsabog? Bakit may tatlong dimensyon ang espasyo at isa ang oras? Paano maaaring lumitaw ang mga nakatigil na bagay - mga bituin at kalawakan - sa mabilis na lumalawak na Uniberso? Ano ang nangyari bago ang Big Bang? Ang mga modernong astronomer at physicist ay nagtatrabaho sa paghahanap ng mga sagot sa mga ito at sa iba pang mga tanong.

Kapag tinitingnan natin ang malayong Uniberso, nakikita natin ang mga kalawakan sa lahat ng dako - sa lahat ng direksyon, sa milyun-milyon at kahit bilyun-bilyong light years. Dahil mayroong dalawang trilyong galaxy na maaari nating obserbahan, ang kabuuan ng lahat ng bagay sa kabila ng mga ito ay mas malaki at mas malamig kaysa sa ating pinakamalibang na imahinasyon. Isa sa pinaka interesanteng kaalaman ay ang lahat ng mga kalawakan na naobserbahan natin ay sumusunod (sa karaniwan) sa parehong mga patakaran: kung mas malayo sila sa atin, mas mabilis silang lumayo sa atin. Ang pagtuklas na ito, na ginawa ni Edwin Hubble at ng kanyang mga kasamahan noong 1920s, ay humantong sa amin sa isang larawan ng isang lumalawak na uniberso. Ngunit paano kung ito ay lumawak? Alam ng agham, at ngayon ay malalaman mo rin.

Sa unang tingin, ang tanong na ito ay maaaring mukhang makatwiran. Dahil ang lahat ng lumalawak ay karaniwang binubuo ng materya at umiiral sa espasyo at oras ng sansinukob. Ngunit ang Uniberso mismo ay espasyo at oras na naglalaman ng bagay at enerhiya sa sarili nito. Kapag sinabi nating "lumalawak ang uniberso," ang ibig nating sabihin ay ang pagpapalawak ng kalawakan mismo, bilang resulta kung saan ang mga indibidwal na kalawakan at kumpol ng mga kalawakan ay lumalayo sa isa't isa. Ito ay magiging pinakamadaling isipin ang isang bola ng kuwarta na may mga pasas sa loob, na inihurnong sa oven, sabi ni Ethan Siegel.

Modelo ng isang lumalawak na "bun" ng uniberso, kung saan tumataas ang mga relatibong distansya habang lumalawak ang espasyo

Ang masa na ito ay ang tela ng espasyo, at ang mga pasas ay mga kaugnay na istruktura(tulad ng mga kalawakan o kumpol ng mga kalawakan). Mula sa punto ng view ng anumang pasas, ang lahat ng iba pang mga pasas ay lalayo dito, at kung mas malayo ang mga ito, mas mabilis. Sa kaso lamang ng uniberso ng oven at ang hangin sa labas ng kuwarta ay hindi umiiral, mayroon lamang kuwarta (espasyo) at mga pasas (substance).

Ang Redshift ay nilikha hindi lamang sa pamamagitan ng pag-urong ng mga kalawakan, kundi sa pamamagitan ng espasyo sa pagitan natin.

Paano natin malalaman na ang espasyong ito ay lumalawak at hindi ang mga kalawakan ang umuurong?

Kung makakita ka ng mga bagay na lumalayo sa iyo sa lahat ng direksyon, may isang dahilan lamang na maaaring ipaliwanag ito: ang espasyo sa pagitan mo at ng mga bagay na ito ay lumalawak. Gayundin, ipagpalagay na malapit ka sa gitna ng pagsabog, at maraming mga bagay ang mas malayo at mas mabilis na naalis, dahil nakuha nila ang mas maraming enerhiya pagsabog. Kung ito ang kaso, mapapatunayan natin ito sa dalawang paraan:

  • Sa malalayong distansya at mataas na bilis, mas kaunting mga kalawakan, dahil sa paglipas ng panahon sila ay lubos na kumalat sa kalawakan
  • Ang ratio ng redshift at distansya ay kukuha sa isang partikular na hugis sa malalaking distansya, na magiging iba sa hugis kung ang tela ng espasyo ay lumalawak.

Kung titingnan natin ang malalayong distansya, makikita natin na ang density ng mga galaxy na mas malayo sa Uniberso ay mas mataas kaysa mas malapit sa atin. Ito ay pare-pareho sa larawan kung saan ang espasyo ay lumalawak, dahil ang pagtingin sa higit pa ay kapareho ng pagtingin sa nakaraan, kung saan nagkaroon ng mas kaunting paglawak. Nalaman din namin na ang malalayong kalawakan ay may redshift-to-distance ratio na tumutugma sa pagpapalawak ng espasyo, at hindi talaga - kung ang mga kalawakan ay mabilis lang na lumalayo sa atin. Masasagot ng agham ang tanong na ito sa dalawang paraan. iba't ibang paraan at parehong sumasagot ng suporta pagpapalawak ng sansinukob.

Palagi bang lumawak ang uniberso sa parehong bilis?

Tinatawag namin itong Hubble constant, ngunit ito ay pare-pareho lamang sa espasyo, hindi oras. Uniberso sa sa sandaling ito lumalawak nang mas mabagal kaysa sa nakaraan. Kapag pinag-uusapan natin ang tungkol sa rate ng pagpapalawak, pinag-uusapan natin ang bilis ng bawat yunit ng distansya: mga 70 km/s/MPc ngayon. (Ang MPc ay megaparsec, humigit-kumulang 3,260,000 light years). Ngunit ang bilis ng pagpapalawak ay nakasalalay sa mga densidad ng lahat ng iba't ibang bagay sa uniberso, kabilang ang bagay at radiation. Habang lumalawak ang Uniberso, ang bagay at radiation sa loob nito ay nagiging hindi gaanong siksik, at habang bumababa ang density, gayon din ang bilis ng paglawak. Ang uniberso ay lumawak nang mas mabilis sa nakaraan at bumagal mula noong Big Bang. Ang Hubble constant ay isang maling pangalan, dapat itong tawaging Hubble parameter.

Ang malalayong kapalaran ng uniberso ay nag-aalok ng iba't ibang mga posibilidad, ngunit kung madilim na enerhiya ay talagang pare-pareho gaya ng ipinapakita ng data, susundan natin ang pulang kurba

Ang sansinukob ba ay lalawak magpakailanman o ito ay titigil?

Maraming henerasyon ng mga astrophysicist at cosmologist ang naguguluhan sa tanong na ito, at masasagot lamang ito sa pamamagitan ng pagtukoy sa bilis ng paglawak ng Uniberso at lahat ng uri (at dami) ng enerhiya na naroroon dito. Matagumpay na nating nasusukat kung gaano karaming ordinaryong bagay, radiation, neutrino, dark matter at dark energy, pati na rin ang expansion rate ng uniberso. Batay sa mga batas ng pisika at kung ano ang nangyari sa nakaraan, mukhang ang uniberso ay lalawak magpakailanman. Bagaman ang posibilidad nito ay hindi 100%; kung ang isang bagay tulad ng madilim na enerhiya ay kumikilos nang iba sa hinaharap kumpara sa nakaraan at sa kasalukuyan, ang lahat ng ating mga konklusyon ay kailangang muling isaalang-alang.

Ang mga galaxy ba ay gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa bilis ng liwanag? Hindi ba bawal?

Mula sa aming pananaw, lumalawak ang espasyo sa pagitan namin at ng malayong punto. Kung mas malayo ito sa amin, parang mas mabilis itong lumalayo. Kahit na maliit ang rate ng pagpapalawak, isang araw ay lalagpas ang isang malayong bagay sa threshold ng anumang limitasyon ng bilis, dahil ang rate ng pagpapalawak (bilis sa bawat yunit ng distansya) ay dadami nang maraming beses nang may sapat na distansya. Pabor ang OTO sa ganitong senaryo. Ang batas na walang makakagalaw mas mabilis na bilis ang liwanag ay nalalapat lamang sa paggalaw ng isang bagay sa espasyo, hindi sa pagpapalawak ng espasyo mismo. Sa katotohanan, ang mga kalawakan mismo ay gumagalaw sa ilang libong kilometro bawat segundo, na mas mababa sa 300,000 km/s na limitasyon na itinakda ng bilis ng liwanag. Ang pagpapalawak ng uniberso ang nagdudulot ng recession at redshift, hindi tunay na paggalaw mga kalawakan.

Sa loob ng nakikitang uniberso ( dilaw na bilog) ay naglalaman ng humigit-kumulang 2 trilyong galaxy. Ang mga kalawakan na mas malapit sa ikatlong bahagi ng daan patungo sa hangganang ito, hindi na natin maaabutan dahil sa paglawak ng uniberso. 3% lamang ng dami ng Uniberso ang bukas para sa pag-unlad ng mga puwersa ng tao

Ang pagpapalawak ng uniberso ay isang kinakailangang resulta ng katotohanan na ang bagay at enerhiya ay pumupuno sa espasyo-oras, na napapailalim sa mga batas ng pangkalahatang relativity. Hangga't may materya, mayroong gravitational attraction, kaya ang gravity ang manalo at ang lahat ay muling magkontrata, o ang gravity ay matatalo at manalo sa pagpapalawak. Walang sentro ng pagpapalawak at walang labas ng espasyo na lumalawak; ito ang mismong tela ng sansinukob na lumalawak. Ano ang pinaka-kawili-wili, kahit na umalis tayo sa Earth sa bilis ng liwanag ngayon, mabibisita lamang natin ang 3% ng mga kalawakan sa nakikitang uniberso; 97% sa kanila ay wala na sa ating maabot. Ang uniberso ay kumplikado.

Paano lumalawak ang uniberso


Yuri Efremov, Doktor ng Physical and Mathematical Sciences

Ipinakita ng mga siyentipikong Ruso na ang pagpapalawak ng uniberso ay kinokontrol ng pisikal na vacuum, na natuklasan noong 1998 ng mga obserbasyon sa astronomiya. Ito ay hindi inaasahang pagtuklas nagbubukas ng mga bagong paraan para sa pag-unlad ng natural na agham at pag-unawa sa pinakamalalim na batas ng mundo sa paligid natin.

Nagpapasya ba ito pangunahing agham mga problemang kinakaharap ng sangkatauhan, o humahantong lamang ito sa mga bagong panganib? - ang sagot sa tanong na ito ay nakasalalay sa kung gaano kalayo ang hinaharap ng isang tao. Isinasaalang-alang namin ang lahat ng mga benepisyo ng sibilisasyon, ngunit lahat ng mga ito, tulad ng mga tagumpay ng medisina, ay resulta ng maraming dekada at siglo ng trabaho ng mga siyentipiko na nakikibahagi sa mga walang kabuluhang aktibidad sa opinyon ng mga karaniwang tao, tulad ng pagmamasid sa bituin o buhay ng ilang kambing. Ang aplikasyon ng mga resulta ng agham, na hindi kontrolado ng mga siyentipiko, ay nagdulot din ng maraming mahihirap na problema, ngunit ngayon lamang karagdagang pag-unlad maililigtas tayo ng agham mula sa mga ito, gayundin ay makapagbibigay ng mga bagong mapagkukunan ng enerhiya at makapagliligtas sa atin mula sa mga hamon sa hinaharap, tulad ng mga bagong epidemya o natural na sakuna.

Ang pag-unlad ng natural na agham, na maaga o huli ay nagbubunga ng mga bungang kailangan para sa higit na pag-iral ng ating sibilisasyon, ay posible lamang kung ang lahat ng mga sangay nito ay pantay-pantay na umuunlad, gaano man ito kalayo sa kasalukuyang pangangailangan ng tao. Hanggang 1939, ang pagsasaliksik sa nuclei ng mga atom ay tila isang pag-aaksaya ng pera; ilang mananaliksik ang humarap sa problemang ito dahil gusto nilang malaman kung paano gumagana ang mundo. Nananatili ang kuryusidad na ito puwersang nagtutulak Agham; ang mga problemang kinakaharap nito ay tinutukoy ng panloob na lohika ng pag-unlad nito.

Ang astronomiya, tila, ay isa sa mga pinaka nakakagambalang gawain mula sa buhay, lalo na ngayon, kung kailan hindi kailangan ng mga piloto o mga mandaragat ang mga serbisyo nito. Gayunpaman, alalahanin natin ang mga salita ni Einstein: "Mga tool sa intelektwal, kung wala ang pag-unlad ay imposible makabagong teknolohiya, higit sa lahat ay nagmula sa pagmamasid sa mga bituin. "Sa mga nagdaang taon, ang pag-unlad ng teoretikal na pisika (na noong ikadalawampu siglo ay nagbigay sa amin hindi lamang isang bomba, kundi pati na rin ang mga laser at lahat ng uri ng electronics ...) ay naging mas malapit na konektado. kasama ang mga tagumpay ng astronomiya. At sa agham na ito sa pinakadulo ng ika-20 siglo, nagsimula ang isang tunay na rebolusyon, tungkol sa kung saan kaunti pa ang nalalaman ng publiko (ito ay inilarawan sa dalawang kamakailang nai-publish na mga libro ng mga empleyado ng SAI MSU: Yu. N. Efremov, "Deep into the Universe", M., URSS, 2003; A. M. Cherepashchuk, A.D. Chernin, "The Universe, Life, Black Holes", Moscow, Vek-II, 2003).

Sa ibang araw - marahil sa ilang taon, o marahil sa maraming dekada lamang - ang rebolusyong ito ay maghahatid ng mga bunga sa sangkatauhan, na ang mga pinagmulan nito ay malilimutan sa panahong iyon, tulad ng mga pinagmulan ng ating kasalukuyang kaginhawaan sa kalunsuran ay nakalimutan ng halos lahat. Gayunpaman, ang isang tao ay mayroon ding espirituwal na mga pangangailangan. Matagal nang sinabi na siya ay naiiba sa ilang mga hayop na kung minsan ay nagagawa niyang itaas ang kanyang ulo sa langit at tumingin sa mga bituin ...

Sa artikulong ito, pag-uusapan natin ang kontribusyon ng mga siyentipikong Ruso sa pag-unlad ng kosmolohiya mga nakaraang taon, na humantong sa isang radikal na pagbabago sa ating mga ideya tungkol sa uniberso. Cosmology, ang agham ng uniberso sa kabuuan, na nakatayo sa intersection ng physics

at astronomiya, ay ipinanganak kasabay ng pangkalahatang teorya ng relativity. Mula sa kanyang mga equation, na isinulat ni Albert Einstein noong 1916, ito ay orihinal na sumunod na ang uniberso ay hindi maaaring maging static, ito ay dapat lumawak o kumukuha.

Gayunpaman, mula pa noong unang panahon ang mga pilosopo ay nakatitiyak na ang Cosmos, ang Uniberso sa kabuuan, ay walang hanggan at hindi nagbabago. Walang data sa pagmamasid na magpapahintulot noong 1916 na pag-usapan ang tungkol sa pagpapalawak ng Uniberso - at, sa katunayan, ang Uniberso ay hindi pa natuklasan. Naniniwala si Einstein na ito ay pinaninirahan ng mga bituin, at ang ating sistema ng Milky Way ay sumasaklaw sa buong Uniberso. Walang malalaking bilis ng paggalaw ng mga bituin ang naobserbahan, at nagbigay ito sa kanya ng mga empirical na batayan upang magdagdag ng isa pang termino sa kanyang mga equation - ang cosmological constant, na dapat gawing static ang Uniberso.

Gayunpaman, noong 1925 ay naging ganap na malinaw na ang ating sistema ng bituin ay isa lamang sa hindi mabilang na ganoong mga sistema - mga kalawakan na naninirahan malawak na uniberso(Larawan 1). Ang mataas na bilis ng paggalaw sa linya ng paningin ng mga kalawakan ay kilala na - ang mga linya sa spectra ng malalayong mga kalawakan ay palaging redshifted. Ito ay bunga ng epekto ng Doppler, na nagiging sanhi ng paglilipat ng mga parang multo na linya sa mahabang alon (pula) na bahagi kapag ang mga naobserbahang bagay ay lumayo sa atin, at sa asul na bahagi kapag lumalapit sila.

Pagsapit ng 1929, salamat sa gawa nina Edwin Hubble at Milton Humason sa pinakadakilang 2.5-m na teleskopyo noon sa mundo sa Mount Wilson sa California, naging malinaw sa wakas na may proporsyonalidad sa pagitan ng mga bilis ng umuurong na mga kalawakan at ng kanilang mga distansya mula sa atin. (talagang tumataas, siyempre, lahat ng distansya sa pagitan ng lahat ng mga kalawakan) - ang Uniberso ay lumalawak (Larawan 2). Ang pangangailangan para sa isang cosmological constant ay tila nawala - ang Uniberso ay talagang naging hindi static. Ang mga distansya ng mga kalawakan R ay kinakatawan ng formula R = Ht, kung saan ang t ay oras at H ay isang pare-pareho, na kalaunan ay tinawag na Hubble constant.

Matapos ang pagtuklas na ito, tinawag ni Einstein ang pagpapakilala ng cosmological constant na kanyang pinakamalaking pagkakamali. At hanggang sa katapusan ng ikadalawampu siglo, ang mga nangungunang physicist ay kumbinsido na walang pangangailangan para sa pare-pareho na ito - ito ay katumbas ng zero. Ngayon pa lamang natin nauunawaan na ang tanging pagkakamali ni Einstein ay ang pagkilala sa kosmolohiya pare-pareho ang halaga kinakailangan para sa static na kalikasan ng uniberso. Ang pagkakaroon ng ilang uri ng puwersa, kasama ang karaniwang puwersa ng gravitational na namamahala sa dinamika ng uniberso, ay napatunayan kamakailan. Matapos ang pagtuklas ng pagpapalawak ng Uniberso (noong 1929) at ang kosmikong microwave background radiation na natitira mula sa unang millennia ng pagpapalawak ng Uniberso (noong 1965), ito ang pinakamalaking tagumpay sa obserbasyonal na astronomiya at kosmolohiya. Maihahambing lamang ito sa ebidensya ng pagkakaroon ng napakalaking black hole sa nuclei ng mga kalawakan.

Pagpipilian sa pagitan ng mga modelong kosmolohiya ang paglalarawan sa Uniberso sa kabuuan ay maaaring gawin kung ihahambing sa mga obserbasyon ng teoretikal na pagdepende sa pagitan ng redshift at ang mga distansya ng malalayong bagay na may kilalang liwanag: sa malalaking redshift, dapat lumitaw ang mga tampok na dapat magsabi kung ang pagpapalawak ng Uniberso ay bumibilis, pare-pareho o nagpapabagal. At ito, sa prinsipyo, ay maaaring magbigay ng halaga ng cosmological constant.

Ang pangunahing kahirapan sa paglalapat ng pamamaraang ito ay nauugnay sa pangangailangang magkaroon ng maaasahang data sa pinakamalayong mga bagay na may kilalang liwanag - at sa pagtukoy ng ningning na ito at sa gayon ay mga distansya. Sa loob ng mahabang panahon, ang tanging mga bagay na tila nakakatugon sa mga kinakailangang ito ay ang pinakamaliwanag na mga kalawakan sa mayamang mga kumpol, ang liwanag na maaaring ituring na halos pareho. Gayunpaman, mayroong malubhang problema partikular na nauugnay sa katotohanang nakikita natin ang pinakamalayong mga kalawakan na bilyun-bilyong taon na mas bata kaysa sa mga kalawakan sa ating kapitbahayan (Larawan 3).

Siyempre, ang problema sa simula ng pagpapalawak ay nanatiling mas seryoso - ang extrapolation back nito ay humahantong sa konklusyon na bilyun-bilyong taon na ang nakalilipas ang lahat ng bagay ng Uniberso ay puro sa isang dami ng punto. Si Hubble mismo ay natakot sa hindi nababagong konklusyon na ito mula sa kanyang pagtuklas at itinuturing na posible ang pagtanda ng mga photon - isang pagbawas sa kanilang enerhiya at (at samakatuwid ay isang pagtaas sa wavelength) sa kanilang paglalakbay mula sa kailaliman ng Uniberso. Gayunpaman, ang pagpapalagay na ito ay nangangailangan ng ilang mga kahihinatnan na hindi sumasang-ayon sa alinman sa teorya o mga obserbasyon.

Laban sa background ng sobrang problemang ito, ang isa pa ay nanatiling hindi napapansin sa loob ng mahabang panahon. Ayon sa umiiral na teorya, ang cosmological expansion sa isang homogenous at isotropic na mundo ay nangyayari ayon sa isang linear na batas, kung pupunta tayo sa mga distansya kung saan ang bilis ng pagpapalawak ng espasyo ay lumampas sa bilis ng mga kalawakan, dahil sa kanilang paggalaw sa panahon ng pakikipag-ugnayan ng gravitational kasama ang mga kalapit na kalawakan. Ang Hubble ay may data lamang hanggang sa mga distansya (sa modernong sukat) na humigit-kumulang 20 Megaparsecs (~60 thousand light years), ang pinakamalayong mga kalawakan nito ay mga miyembro ng kumpol ng mga kalawakan sa konstelasyon na Virgo. Gayunpaman, natuklasan ni Hubble na ang mga bilis ng pag-alis ng mga kalawakan ay nakadepende nang linear sa distansya, bagama't alam na natin ngayon na ang pagkakapareho ng distribusyon ng mga kalawakan sa kalawakan at ang isotropy ng kanilang mga tulin ay nangyayari lamang sa mga kaliskis na 100 - 300 Megaparsecs. At lumalabas na sa mga distansyang ito ang Hubble constant ay may parehong halaga tulad ng sa mga distansyang 2 - 20 Megaparsec.

Noon lamang 1972 na ang kabalintunaan ng pangyayaring ito ay napansin ng pinakadakilang Amerikanong astronomo na si Allan Sandage, isang estudyante ng Hubble. Binigyang-diin din niya ang pangangailangang ipaliwanag ang isa pang kakaiba - ang pagkakaroon ng mga kumpol ng mga kalawakan, kung saan mabilis silang gumagalaw, ay hindi nagdudulot ng malaking pagkalat sa posisyon ng mga kalawakan sa paligid. gitnang linya redshift laban sa distansya. Sa isang papel na inilathala noong 1999, natuklasan ni Sandage na ang lokal at pandaigdigang mga halaga ng Hubble constant ay nag-tutugma sa isang katumpakan ng hindi bababa sa 10%.

Ang mga katulad na resulta gamit ang mas tumpak na data ay nakuha kamakailan ng I.D. Hubble (Larawan 4). Ang pare-parehong Hubble na sinusukat ni Karachentsev et al. mula sa data sa mga kalawakan sa layo na hanggang 8 megaparsec ay naging kapareho ng mula sa data para sa pinakamalayong mga kalawakan. Hindi maipaliwanag ni Sandage ang kabalintunaan na ito at napagpasyahan na "naiwan tayo sa misteryong ito." Totoo, noong 1972 ay pinaghihinalaan niya na ang patuloy na pagpapalawak ng Uniberso sa lahat ng antas ay dahil sa malalim na mga kadahilanang kosmolohiya. At iyon ang tamang hula.

Noong 1990s, naging malinaw na ang uri ng Ia supernovae ay maaaring magsilbi bilang "mga karaniwang kandila" na mas mahusay kaysa sa pinakamaliwanag na mga kalawakan sa mga kumpol. Ang mga ito ay mga bituin na sumiklab nang ilang araw o linggo nang napakatingkad na sila ay maihahambing sa ningning sa isang buong kalawakan. Kababalaghan uri ng supernova Papasok na ako mahigpit na sistema, na binubuo ng dalawang siksik na bituin - mga puting dwarf sa panahon ng pagpapalitan ng bagay sa pagitan ng mga bahagi ng system (Larawan 5).

Ang mga pagtatangka na gumamit ng mga supernovae ng ganitong uri para sa mga layunin ng kosmolohiya ay nagsimula nang matagal na ang nakalipas, ngunit walang sapat na data sa pagmamasid. Ang problema ay ang kahirapan sa pagkuha ng mga oras ng pagmamasid sa malalaking teleskopyo. Ang mga komite na naglalaan ng oras ng mga teleskopyo na ito ay ginamit upang kasuklaman ang mga kahilingan para sa trabaho tulad ng mga paghahanap, pagsubaybay, mga survey; malalaking teleskopyo dahil sila ay idinisenyo upang pag-aralan ang mga natatanging bagay ...

Dumating ang tagumpay noong 1997 sa parehong oras sa dalawang koponan. Ang isa sa kanila ay nabuo noong 1988 sa National Laboratory. Lawrence sa USA at pangunahing binubuo ng mga physicist, ito ay pinamumunuan ni S. Perlmutter; isa pang pangkat ng mga astronomo ang pinamumunuan noong 1994 ni B. Schmidt, na nagtrabaho sa Mount Stromlo at Siding Spring Observatories sa Australia. Ang mga pangkat na ito ay nakakuha ng access sa 4-m teleskopyo sa obserbatoryong ito at sa Cerro Tololo, at kalaunan ay ang Hubble teleskopyo sa kalawakan at ang 10-m Keck telescope sa Mga Isla ng Hawaii; sa huli, ang spectral data ay nakuha (na, sa pamamagitan ng paraan, ay nagpakita na ang mga katulad na spectral na pagbabago ay nangyayari nang mas mabagal sa malayong supernovae kaysa sa mas malapit - isa pang patunay ng Doppler na likas na katangian ng redshift).

Ang mga resulta ay tila - at tila pa rin sa ilan - hindi kapani-paniwala. Ang malayong supernovae ay naging sistematikong mas mahina kaysa sa linear na batas ng Hubble, at nangangahulugan ito na ang Uniberso ay lumalawak nang may pagbilis at ang cosmological constant ay hindi katumbas ng zero, ngunit may positibong tanda(Larawan 6). Sinabi ni S. Perlmutter na pagkatapos ng isa sa kanyang mga unang talumpati na may mensahe tungkol sa pagtuklas, isa sikat na physicist- nabanggit ng theorist na ang mga resulta ng pagmamasid na ito ay dapat na mali, dahil ang cosmological constant ay dapat na napakalapit sa zero.

Gayunpaman, ang pagiging maaasahan ng mga resulta ay ipinahiwatig ng pagiging malapit ng mga independiyenteng konklusyon ng dalawang koponan, na maingat na isinasaalang-alang ang lahat ng posibleng mga mapagkukunan ng pagkakamali. Posibleng isaalang-alang ang maliliit na pagkakaiba sa maximum na ningning ng paggamit ng supernovae batayan sa trabaho, na ginawa noong 1970s ni Yu.P. Pskovskii (GAISH MGU) - ang mga pagkakaibang ito ay nakadepende sa rate ng pagbagsak ng ningning ng bituin.

Noong Oktubre 2003, kinumpirma ng isang malaking internasyonal na pangkat ng mga astronomo ang mabilis na paglawak ng uniberso. Nakuha nila ang data sa 23 supernovae, kabilang ang 7 napakalayo, at ito ay nagbibigay-daan sa amin na kumpiyansa na sabihin na ang pagbilis ng pagpapalawak ng Uniberso ay hindi maliwanag, at ang mga katangian ng Ia supernovae ay hindi nakasalalay sa kanilang mga distansya at edad.

Ang pinabilis na paglawak ng uniberso ay humantong sa ilang mga physicist na magpakilala bagong entity, "quintessence", isang bagong pisikal na larangan kung saan negatibo ang epektibong densidad ng gravitational at kung saan, samakatuwid, ay may kakayahang lumikha ng antigravity, na humahantong sa isang pagbilis ng paglawak ng Uniberso. Gayunpaman, ang mga klasiko ng agham ay nagtuturo sa amin na huwag magpakilala ng mga bagong entity nang wala emergency. Ang vacuum ng espasyo, na naroroon sa lahat ng dako, ay may parehong pag-aari ng negatibong presyon. Lumilitaw din siya physics ng microworld, na kumakatawan sa pinakamababa estado ng enerhiya mga patlang ng quantum. Nasa loob nito na nagaganap ang mga pakikipag-ugnayan ng mga elementarya; katotohanan pisikal na vacuum hindi maikakailang itinatag sa ilang mga eksperimento.

Ngayon ay may lahat ng dahilan upang maniwala na ang cosmological term sa mga equation ni Einstein ay naglalarawan nang tumpak sa density ng enerhiya at vacuum. Ang density na ito ay pare-pareho sa oras at espasyo, at sa anumang frame ng sanggunian, at mayroon ito positibong halaga.

Ang presyon ng vacuum ay katumbas ng minus density na beses sa parisukat ng bilis ng liwanag, at samakatuwid ay negatibo, na nagiging sanhi ng pinabilis na pagpapalawak Universe, ngayon ay natuklasan mula sa data sa malayong supernovae.

Ito ang mga katangian ng vacuum na ginagawang posible na ipaliwanag ang kabalintunaan ni Sandage. Siya at ang kanyang mga kapwa may-akda (Astrophys. J., V. 590, P. 256, 2003) ay napansin na ang mga astronomong Ruso at Finnish ang unang gumawa nito noong 2001. Ayon kay A.D. Chernin (GAISH MGU), P. Teerikorpi (Turku Observatory) at Yu.V. 1153, 2001) - ang mga kabalintunaan na resulta ng Sandage at Karachentsev ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ito ay ang vacuum na tumutukoy sa dinamika ng Uniberso . Ang malakihang kinematics ng mga kalawakan - ang pagpapalawak ng Uniberso - ay homogenous, regular, bagaman ang kanilang spatial na pamamahagi napaka-irregular sa parehong volume. Nangangahulugan ito na ang malakihang dinamika ng mga kalawakan ay kinokontrol ng vacuum, ang densidad nito ay nagsisimulang lumampas sa densidad ng bagay na mula na sa mga distansyang 1.5 - 2 kpc mula sa amin. Ang density nito ay pareho sa lahat ng dako at ang density na ito ang nagtatakda ng rate ng pagpapalawak - ang Hubble constant. Ang dinamikong epekto ng vacuum ay hindi nakasalalay sa alinman sa mga galaw o pamamahagi ng mga kalawakan sa kalawakan. Kaya, batay sa paliwanag ng pinabilis na pagpapalawak ng Uniberso sa pamamagitan ng pagkakaroon ng cosmic vacuum, natagpuan ni A. Chernin at ng kanyang mga kasamahan ang isang natural na paliwanag para sa Sandage paradox. Ang konsepto ng quintessence ay nananatili para sa oras na naimbento ad hoc - ito ay iminungkahi lamang dahil kung ano ang ibinigay mga obserbasyon sa astronomiya ang halaga ng density ng enerhiya at vacuum ay hindi tugma sa mga paniniwala ng maraming physicist.

Kaya, ang lahat ay nagsasama-sama sa katotohanan na ang mga astronomo ay may pinamamahalaang sukatin ang halaga na matagal nang pinangarap ng mga physicist na malaman - ang density ng enerhiya at vacuum. Ang resulta ay hindi inaasahan. Inaasahan na ang naturang pundamental na dami ay dapat magkaroon ng ilang natatanging halaga, alinman sa zero o tinutukoy ng density ng Planck - isang kumbinasyon ng gravitational constant, ang bilis ng liwanag at ang Planck constant, na may dimensyon ng density at 5 x 1093 g/cm3. Gayunpaman, ang vacuum density na naobserbahan ng mga astronomo ay 122 orders of magnitude na mas mababa kaysa kay Planck - ngunit ito ay hindi nangangahulugang zero! Ang density ng enerhiya at vacuum ay humigit-kumulang 70% ng density ng buong bagay ng Uniberso. Ang resultang ito ay sumusunod din mula sa mga pagsukat ng satellite ng mga pagbabago sa background ng CMB. Nangangahulugan ito na ang uniberso ay lalawak magpakailanman...

Ang lahat ng ito ay nagdudulot ng mahihirap na problema pangunahing pisika. Sa isang artikulo sa pagsusuri sa UFN, si A.D. Chernin ay nakipagtalo sa pabor sa pagpapalagay na ang likas na katangian ng vacuum ay dapat na kahit papaano ay konektado sa pisika ng mga prosesong electroweak kapag ang edad ng mundo ay mga 10-12 segundo. Sa isang panahon kung kailan ang temperatura ng lumalawak na kosmos ay bumaba sa isang halaga na tumutugma sa mga prosesong ito, marahil ang huling pagtalon (phase transition) sa estado ng pangunahing vacuum ay naganap, na nagdulot ng kontemporaryong kahulugan density ng space physical vacuum.

Ang pangunahing vacuum ay isang teoretikal na konsepto ng parehong antas ng pundamentalidad gaya ng mga konsepto ng oras at espasyo. Ipinapalagay na ang density nito ay dapat na malapit sa density ng Planck. Wala pang obserbasyonal na data na nagkukumpirma sa pag-iral nito, ngunit ito ay ang pagbabagu-bago ng pangunahing vacuum, ayon sa maraming theorists, na nagbunga ng maraming uniberso na may pinakamaraming iba't ibang halaga mga pisikal na pare-pareho sa kanila. Iyon sa mga unibersong ito, ang mga parameter kung saan (sa kasalukuyang yugto!) ay tugma sa buhay, ay ang Our Universe...

Kaya, ang Uniberso ay binubuo ng 70% vacuum, at 4% lamang ang baryon, na bumubuo sa mga bituin at gas. Ito rin ang resulta nitong mga nakaraang taon. Ang natitirang 26% ng density ng enerhiya at ang Uniberso ay nagbibigay ng "malamig na madilim na bagay", na nakikita (pa?) lamang ng gravitational field nito. Ang mga carrier ng nakatagong masa na ito ay malamang na hindi pa rin alam ng physics na mahina ang pakikipag-ugnayan elementarya na mga particle. Matinding hinahanap ang mga ito gamit ang mga device na matatagpuan sa ilalim ng lupa. Ngunit walang lugar para pag-usapan ito.

Masasabi ba nila na ang mga astronomo ay nauwi sa wala sa pagtatapos ng ika-20 siglo? Ngunit hindi, inakyat namin ang susunod na rurok ng kaalaman - at nakakita ng mga bagong taluktok mula rito. Natukoy natin ang komposisyon ng uniberso sa pamamagitan ng pagmamasid sa mga bituin na ang masa ay halos 1% lamang ng kabuuang masa nito (Larawan 7). Ito ay isa pang tagumpay ng agham - at patunay na walang katapusan ang agham kung susuportahan ito ng sangkatauhan. At pagkatapos ay hindi kami matatakot sa anumang mga hamon sa hinaharap!

Ang Abel85 galaxy cluster, na matatagpuan sa layo na humigit-kumulang 740 milyong light years mula sa Earth, ay naitala ng Chandra X-ray observatory. Ang lilang glow ay isang gas na pinainit sa ilang milyong degrees.

Ilustrasyon para sa modelo ng paglago ng mga istrukturang kosmiko ng Uniberso. Tatlong edad ng Uniberso ang inilalarawan: 0.9 bilyon, 3.2 bilyon at 13.7 bilyong taon (kasalukuyang estado).

Isang internasyonal na pangkat ng mga siyentipiko na pinamumunuan ni Alexei Vikhlinin mula sa Institute pananaliksik sa espasyo Eksperimento na kinumpirma ng RAS ang pinabilis na pagpapalawak ng Uniberso sa pamamagitan ng isang bago malayang pamamaraan at ibinalik ang larawan ng pag-unlad nito sa paglipas ng panahon. Ngayon ang IKI RAS ay nagtatrabaho sa paglikha ng isang bagong orbital X-ray observatory, isa sa mga gawain kung saan ay upang matukoy ang equation ng estado ng madilim na enerhiya na may hindi pa nagagawang katumpakan.

Si Alexei Vikhlinin, na nagsasalita sa kumperensya na "High Energy Astrophysics Ngayon at Bukas", na ginanap sa IKI RAS, ay nagsabi na sa huling siglo, ayon sa mga obserbasyon ng malayong supernovae Ipinakita na ang ating uniberso ay lumalawak sa bilis na pabilis. Upang ipaliwanag ang acceleration na ito, ang konsepto ng "dark energy" ("invisible energy") ay ipinakilala. Ang mga pag-aari nito ay naging napaka hindi pangkaraniwan - halimbawa, ang madilim na enerhiya ay dapat magkaroon ng negatibong presyon upang "itulak" ang Uniberso. Ang pagtatatag ng likas na katangian ng mahiwagang madilim na enerhiyang ito ay isa sa mga pangunahing gawain ng pisika, dahil, ayon sa modernong ideya, ito ay madilim na enerhiya na tumutukoy sa pag-unlad ng ating mundo.

Ang gawain ng isang internasyonal na pangkat ng mga siyentipiko mula sa Europa at Estados Unidos ay batay sa pag-aaral ng pamamahagi ng napakalaking kumpol ng mga kalawakan sa kalawakan - ang mga pangunahing elemento ng malakihang istruktura ng Uniberso. (Maaaring katawanin ang malakihang istraktura bilang mga kumpol ng mga kalawakan na konektado ng mga filament

- akumulasyon ng gas, sa pagitan ng kung saan may mga voids.) Maitim na enerhiya ay dapat magkaroon makabuluhang impluwensiya sa paglago ng isang malakihang istraktura, dahil sinasalungat nito ang puwersa gravity attraction bagay at pinipigilan ang pagbuo ng mga kumpol ng bagay sa malalaking sukat na distansya. AT karamihan ang impluwensyang ito ay makikita sa bilis ng pagbuo ng napakalaking kumpol ng mga kalawakan. Ang nasabing mga kumpol ay naglalaman ng libu-libong mga kalawakan tulad ng sa amin at maaaring magkaroon ng mga masa sa pagkakasunud-sunod ng 10 14 solar na masa.

86 sa pinakamalalaking kumpol ng mga kalawakan sa Uniberso, na matatagpuan sa layo na ilang daang milyon hanggang ilang bilyong light-years mula sa Milky Way, ay natuklasan at napag-aralan nang detalyado. Karamihan ng natuklasan ang mga kumpol batay sa data mula sa ROSAT X-ray telescope (Germany, NASA). Ginagawa ang mga sukat ng distansya gamit ang isang dosena optical teleskopyo sa buong mundo: Keck, Magellan, NTT, atbp. Malaking bilang ng Ang mga obserbasyon ay ginawa din gamit ang Russian-Turkish 1.5-meter RTT-150 telescope. Ang pangunahing kontribusyon sa tagumpay ng gawain ay ginawa ng Chandra orbital X-ray observatory (USA) - ayon sa data nito, ang masa ng mga kumpol ay tumpak na nasusukat.

Batay sa mga resulta na nakuha, muling itinayo ng mga astrophysicist ang larawan ng pag-unlad ng Uniberso simula sa humigit-kumulang 2/3 ng edad nito hanggang sa kasalukuyan, iyon ay, sa nakalipas na 5.5 bilyong taon (na humigit-kumulang tumutugma sa edad ng Araw). Ang mga resulta ng pag-aaral na ito ay nagpakita na ang paglago ng malakihang istraktura sa panahong ito ay bumagal nang malaki.

Ang puwersa kung saan "itinutulak" ng madilim na enerhiya ang bagay ay inilalarawan ng parameter ng dark energy equation ng estado, na mayroong pisikal na kahulugan katulad ng katigasan ng isang bukal. Ginawa ng mga mananaliksik ang pinakatumpak na pagsukat ng parameter na ito hanggang sa kasalukuyan. Ang mga resulta na nakuha ay nagpapahiwatig na ang mga equation ng pangkalahatang relativity (kasama lamang ang pagdaragdag ng cosmological constant) ay gumagana nang maayos sa lahat ng naobserbahang mga distansya - mula sa radii ng mga planetary orbit sa ating solar system sa laki ng buong nakikitang bahagi ng sansinukob.

IKI RAS sa pakikipagtulungan sa mga institusyon ng Lipunan. Max Planck (Germany) at iba pa mga organisasyong pang-agham ay kasalukuyang nagtatrabaho sa paglikha ng Spektr-X-ray Gamma (SRG) orbital X-ray observatory, na nakatakdang ilunsad sa 2012. Ang obserbatoryo ay inilaan para sa kumpletong pagsusuri kalangitan, kung saan, gaya ng inaasahan, mga 100 libong kumpol ng mga kalawakan (iyon ay, lahat ng malalaking kumpol ng mga kalawakan sa Uniberso), mga 3 milyong nuclei ng mga aktibong kalawakan (supermassive black hole) at humigit-kumulang 2 milyong coronally active na mga bituin ang matutuklasan . Batay sa mga obserbasyon ng napakalaking kumpol ng mga kalawakan, ito ay dapat na mas tumpak na tantiyahin ang rate ng paglago ng malakihang istraktura ng Uniberso, na, sa turn, ay gagawing posible upang matukoy ang equation ng estado ng madilim na enerhiya na may hindi pa naganap na katumpakan .

Naniniwala ang mga astrophysicist na ang pag-aaral sa kalikasan ng madilim na enerhiya ay lilikha ng isang bagong teorya ng vacuum, na maaaring mapalawak sa iba pang mga pisikal na phenomena. Posible na sa loob bagong teorya lumalabas na ang ating espasyo ay hindi apat, ngunit limang dimensyon.

Ang uniberso ay hindi static. Kinumpirma ito ng mga pag-aaral ng astronomer na si Edwin Hubble noong 1929, iyon ay, halos 90 taon na ang nakalilipas. Siya ay humantong sa ideyang ito sa pamamagitan ng mga obserbasyon sa paggalaw ng mga kalawakan. Ang isa pang pagtuklas ng mga astrophysicist sa pagtatapos ng ikadalawampu siglo ay ang pagkalkula ng pagpapalawak ng Uniberso nang may pagbilis.

Ano ang tawag sa pagpapalawak ng sansinukob?

Ang ilan ay nagulat na marinig ang tinatawag ng mga siyentipiko na pagpapalawak ng uniberso. Ang pangalang ito ay nauugnay sa karamihan ng ekonomiya, at sa mga negatibong inaasahan.

Ang inflation ay ang proseso ng pagpapalawak ng Uniberso kaagad pagkatapos ng paglitaw nito, at may matalim na pagbilis. Isinalin mula sa Ingles, "inflation" - "pump up", "inflate".

Ang mga bagong pagdududa tungkol sa pagkakaroon ng madilim na enerhiya bilang isang kadahilanan sa teorya ng inflation ng Uniberso ay ginagamit ng mga kalaban ng teorya ng pagpapalawak.

Pagkatapos ay iminungkahi ng mga siyentipiko ang isang mapa ng mga black hole. Ang paunang data ay naiiba sa mga nakuha sa susunod na yugto:

  1. Animnapung libong black hole na may distansya sa pagitan ng pinakamalayong higit sa labing isang milyong light years - data apat na taon na ang nakakaraan.
  2. Isang daan at walumpu't libong black hole galaxy ang labintatlong milyong light-years ang layo. Ang data na nakuha ng mga siyentipiko, kabilang ang Russian mga nuclear physicist, sa simula ng 2017.

Ang impormasyong ito, sabi ng mga astrophysicist, ay hindi sumasalungat klasikal na modelo Sansinukob.

Ang bilis ng pagpapalawak ng uniberso ay isang hamon para sa mga kosmologist

Ang bilis ng pagpapalawak ay talagang isang hamon para sa mga cosmologist at astronomer. Totoo, hindi na pinagtatalunan ng mga kosmologist na ang rate ng pagpapalawak ng Uniberso ay walang pare-parehong parameter, ang mga pagkakaiba ay lumipat sa ibang eroplano - nang magsimulang bumilis ang pagpapalawak. Ang data sa paggala sa spectrum ng napakalayo na mga supernova galaxy ng unang uri ay nagpapatunay na ang pagpapalawak ay hindi isang biglaang proseso ng pagsisimula.

Naniniwala ang mga siyentipiko na ang uniberso ay lumiliit sa unang limang bilyong taon.

Ang unang mga kahihinatnan ng Big Bang ay unang nagbunsod ng isang malakas na pagpapalawak, at pagkatapos ay nagsimula ang isang pag-urong. Ngunit naiimpluwensyahan pa rin ng madilim na enerhiya ang paglago ng uniberso. At may acceleration.

Ang mga Amerikanong siyentipiko ay nagsimulang lumikha ng isang mapa ng laki ng uniberso para sa iba't ibang panahon para malaman kung kailan nagsimula ang acceleration. Sa pamamagitan ng pagmamasid sa mga pagsabog ng supernova, pati na rin ang direksyon ng konsentrasyon sa mga sinaunang kalawakan, napansin ng mga kosmologist ang mga tampok ng acceleration.

Bakit " bumibilis" ang uniberso

Sa una, ipinapalagay na sa pinagsama-samang mapa, ang mga halaga ng acceleration ay hindi linear, ngunit naging isang sinusoid. Tinawag itong "alon ng sansinukob."

Ang alon ng Uniberso ay nagsasabi na ang acceleration ay hindi sumama pare-pareho ang bilis: bumagal ito, pagkatapos ay bumilis. At ilang beses. Naniniwala ang mga siyentipiko na mayroong pitong ganoong proseso sa 13.81 bilyong taon pagkatapos ng Big Bang.

Gayunpaman, hindi pa masagot ng mga cosmologist ang tanong kung saan nakasalalay ang acceleration-deceleration. Ang mga pagpapalagay ay bumagsak sa ideya na ang larangan ng enerhiya kung saan nagmula ang madilim na enerhiya ay napapailalim sa alon ng Uniberso. At, ang paglipat mula sa isang posisyon patungo sa isa pa, ang Uniberso ay nagpapalawak ng acceleration, o nagpapabagal nito.

Sa kabila ng pagiging mapanghikayat ng mga argumento, nananatili pa rin silang isang teorya hanggang ngayon. Ang mga astrophysicist ay umaasa na ang impormasyon mula sa Planck orbiting telescope ay magpapatunay sa pagkakaroon ng isang alon sa uniberso.

Nang natagpuan ang madilim na enerhiya

Sa unang pagkakataon ay sinimulan nilang pag-usapan ito noong dekada nobenta dahil sa mga pagsabog ng supernova. Ang likas na katangian ng madilim na enerhiya ay hindi alam. Bagama't pinili ni Albert Einstein ang cosmic constant sa kanyang teorya ng relativity.

Noong 1916, isang daang taon na ang nakalilipas, ang uniberso ay itinuring na hindi nagbabago. Ngunit ang gravity ay namagitan: ang mga kosmikong masa ay palaging maghahampas sa isa't isa kung ang uniberso ay nakatigil. Idineklara ni Einstein ang gravity sa pamamagitan ng puwersa ng kalawakan pagtataboy.

Papatunayan ito ni Georges Lemaitre sa pamamagitan ng pisika. Ang vacuum ay naglalaman ng enerhiya. Dahil sa mga panginginig ng boses nito, na humahantong sa paglitaw ng mga particle at ang kanilang karagdagang pagkasira, ang enerhiya ay nakakakuha ng isang salungat na puwersa.

Nang mapatunayan ni Hubble ang pagpapalawak ng uniberso, tinawag ito ni Einstein na walang kapararakan.

Ang impluwensya ng madilim na enerhiya

Ang uniberso ay gumagalaw sa isang pare-parehong bilis. Noong 1998, ipinakita sa mundo ang data mula sa pagsusuri ng type 1 na pagsabog ng supernova. Ito ay napatunayan na ang uniberso ay lumalaki nang mas mabilis at mas mabilis.

Nangyayari ito dahil sa hindi kilalang substance, tinawag itong "dark energy". Lumalabas na sinasakop nito ang halos 70% ng espasyo ng Uniberso. Ang kakanyahan, mga katangian at likas na katangian ng madilim na enerhiya ay hindi pa napag-aralan, ngunit sinusubukan ng mga siyentipiko nito na alamin kung ito ay umiiral sa ibang mga kalawakan.

Noong 2016, kinakalkula nila ang eksaktong rate ng pagpapalawak para sa malapit na hinaharap, ngunit lumitaw ang isang pagkakaiba: ang Uniberso ay lumalawak sa isang mas mabilis na bilis kaysa sa naunang inakala ng mga astrophysicist. Sa mga siyentipiko, sumiklab ang mga pagtatalo tungkol sa pagkakaroon ng madilim na enerhiya at ang impluwensya nito sa bilis ng pagpapalawak ng mga limitasyon ng uniberso.

Ang pagpapalawak ng uniberso ay nangyayari nang walang madilim na enerhiya

Ang teorya ng kalayaan ng pagpapalawak ng Uniberso mula sa madilim na enerhiya ay iniharap ng mga siyentipiko noong unang bahagi ng 2017. Ipinaliwanag nila ang pagpapalawak bilang pagbabago sa istruktura ng uniberso.

Ang mga siyentipiko mula sa mga unibersidad ng Budapest at Hawaiian ay dumating sa konklusyon na ang pagkakaiba sa pagitan ng mga kalkulasyon at ang tunay na rate ng pagpapalawak ay nauugnay sa isang pagbabago sa mga katangian ng espasyo. Walang sinuman ang nag-isip kung ano ang nangyayari sa modelo ng Uniberso sa panahon ng pagpapalawak.

Ang pagdududa sa pagkakaroon ng madilim na enerhiya, ipinaliwanag ng mga siyentipiko: ang pinakamalaking concentrates ng bagay sa uniberso ay nakakaapekto sa pagpapalawak nito. Sa kasong ito, ang natitirang bahagi ng nilalaman ay ibinahagi nang pantay-pantay. Gayunpaman, ang katotohanan ay nananatiling hindi isinasaalang-alang.

Upang ipakita ang bisa ng kanilang mga pagpapalagay, iminungkahi ng mga siyentipiko ang isang modelo ng isang mini-uniberso. Iniharap nila ito sa anyo ng isang hanay ng mga bula at nagsimulang kalkulahin ang mga parameter ng paglago ng bawat bubble na may sariling bilis depende sa masa nito.

Ang pagmomodelo na ito ng uniberso ay nagpakita sa mga siyentipiko na maaari itong magbago nang walang pagsasaalang-alang sa enerhiya. At kung "maghalo" ka sa madilim na enerhiya, kung gayon ang modelo ay hindi magbabago, sabi ng mga siyentipiko.

Sa pangkalahatan, ang kontrobersya ay patuloy pa rin. Ang mga tagasuporta ng madilim na enerhiya ay nagsasabi na ito ay nakakaapekto sa pagpapalawak ng mga hangganan ng uniberso, ang mga kalaban ay naninindigan, na pinagtatalunan na ang konsentrasyon ng mga bagay ay mahalaga.

Ang bilis ng pagpapalawak ng uniberso ngayon

Ang mga siyentipiko ay kumbinsido na ang Uniberso ay nagsimulang lumago pagkatapos ng Big Bang. Pagkatapos, halos labing-apat na bilyong taon na ang nakaraan, ito ay naka-out na ang expansion rate ng uniberso mas bilis Sveta. At siya ay patuloy na lumalaki.

Ang aklat nina Stephen Hawking at Leonard Mlodinov Ang pinakamaikling kasaysayan oras” ito ay nabanggit na ang rate ng pagpapalawak ng mga hangganan ng Uniberso ay hindi maaaring lumampas sa 10% bawat bilyong taon.

Upang matukoy kung ano ang rate ng pagpapalawak ng Uniberso, sa tag-araw ng 2016 ang laureate Nobel Prize Kinakalkula ni Adam Riess ang distansya sa mga tumitibok na Cepheids sa mga kalawakan na malapit sa isa't isa. Ang mga data na ito ay nagpapahintulot sa amin na kalkulahin ang bilis. Lumalabas na ang mga kalawakan sa layo na hindi bababa sa tatlong milyong light years ay maaaring lumayo sa bilis na halos 73 km / s.

Ang resulta ay kamangha-mangha: nag-o-orbit na mga teleskopyo, ang parehong Planck, napag-usapan nila ang tungkol sa 69 km / s. Kung bakit naitala ang gayong pagkakaiba, hindi makasagot ang mga siyentipiko: wala silang alam tungkol sa pinagmulan ng madilim na bagay, kung saan nakabatay ang teorya ng pagpapalawak ng Uniberso.

madilim na radiation

Ang isa pang kadahilanan sa "pagpabilis" ng uniberso ay natuklasan ng mga astronomo na gumagamit ng Hubble. Ang madilim na radiation ay pinaniniwalaang lumitaw sa pinakadulo simula ng pagbuo ng uniberso. Pagkatapos ay mayroong higit na enerhiya sa loob nito, hindi mahalaga.

Ang madilim na radiation ay "nakatulong" sa madilim na enerhiya upang palawakin ang mga hangganan ng uniberso. Ang mga pagkakaiba sa pagtukoy sa bilis ng acceleration ay dahil sa hindi kilalang kalikasan ng radiation na ito, sabi ng mga siyentipiko.

Ang karagdagang gawain ng Hubble ay dapat gawing mas tumpak ang mga obserbasyon.

Ang mahiwagang enerhiya ay maaaring sirain ang uniberso

Isinasaalang-alang ng mga siyentipiko ang gayong senaryo sa loob ng ilang dekada, data obserbatoryo sa kalawakan Sinabi ni Planck na malayo ito sa haka-haka lamang. Nai-publish ang mga ito noong 2013.

Sinukat ng "Planck" ang "echo" Big Bang, na lumitaw sa edad ng Uniberso mga 380 libong taon, ang temperatura ay 2,700 degrees. At nagbago ang temperatura. Tinukoy din ng "Planck" ang "komposisyon" ng Uniberso:

Iminungkahi ng physicist na si Robert Caldwell na ang dark energy ay may kapangyarihan na maaaring lumago. At ang enerhiyang ito ay maghihiwalay sa espasyo-oras. Ang kalawakan ay lilipat sa susunod na dalawampu hanggang limampung bilyong taon, naniniwala ang siyentipiko. Ang prosesong ito ay magaganap sa pagtaas ng paglawak ng mga hangganan ng uniberso. Mapupunit ito Milky Way mula sa isang bituin, at ito rin ay mawawasak.

Ang kosmos ay nasusukat na mga animnapung milyong taong gulang. Ang araw ay magiging isang dwarf na kumukupas na bituin, at ang mga planeta ay maghihiwalay mula rito. Pagkatapos ay sasabog ang lupa. Sa susunod na tatlumpung minuto, wawasak ng espasyo ang mga atomo. Ang pangwakas ay ang pagkasira ng istraktura ng space-time.

Saan napupunta ang Milky Way?

Ang mga astronomo sa Jerusalem ay kumbinsido na ang Milky Way ay nakakuha pinakamataas na bilis, na mas mataas kaysa sa rate ng pagpapalawak ng uniberso. Ipinaliwanag ito ng mga siyentipiko sa pamamagitan ng pagnanais ng Milky Way sa "Great Attractor", na itinuturing na pinakamalaki. Kaya't ang Milky Way ay umalis sa kosmikong disyerto.

Ginagamit ng mga siyentipiko iba't ibang pamamaraan pagsukat ng rate ng pagpapalawak ng uniberso, kaya hindi nag-iisang resulta setting na ito.

MGA KAUGNAY NA ARTIKULO