gov-civil-vilareal.ptKui kiiresti universum paisub? Vastus sõltub sellest, kuidas seda mõõta, ja see on probleem
>Universum laieneb.
Vau, mulle ikka meeldib, et saan selle kirja panna. See on nii imeline, kompaktne ja lihtne avaldus, kuid sellel on nii sügavad tagajärjed, et võib kuluda aastakümneid, enne kui me neist kõigist aru saame. Ja me teame, et see on tõsi juba sajand.
Aga see on tõsi. Meil on palju sõltumatuid tõendeid selle kohta, et see nii on. See tähendab, et universum oli minevikus väiksem ja kui lükkate kella tagasi umbes 13,8 miljardit aastat tagasi, leiate, et kõik kosmoses oli kokku surutud ühte uskumatult kuuma ja tihedasse kohta. Lülitage kella uuesti ette ja saate universumi esialgsed hetked: Suure Paugu.
Looduslikult tekkiv tohutult oluline küsimus on: kuidas kiiresti kas universum laieneb? Selgub, et kaugemad objektid eemalduvad meist kiiremini, nii et kasutame paisumise kirjeldamiseks paaritu ühikut: kiirust vahemaa kohta. Kahekordistub ka vahemaa ja objekti taandumise kiirus kahekordistub.
Sellel numbril astronoomias on nimi: Hubble'i konstant. Edwin Hubble proovis seda arvutada juba 20. sajandi alguses ja pärast seda oleme suutnud seda palju täpsustada. See on umbes 70 kilomeetrit sekundis megaparseki kohta (megaparsek ehk Mpc on miljon parsekit ehk 3,26 miljonit valgusaastat; võrdluseks on Andromeda galaktika meist veidi alla 1 Mpc). Niisiis, vabalt laienevas universumis liigub 1 Mpc kaugusel olev objekt sinust eemale kiirusega 70 km/sek. 10 Mpc kaugusel olev objekt jookseb minema kiirusega 700 km/sek jne.
Imelik, eks? Aga siit saavad asjad kätte tõesti imelik. Hubble'i konstanti mõõtmiseks on palju erinevaid viise. Üks on seda teha kohapeal, vaadates lähedal asuvaid galaktikaid, mõõtes nii nende kaugusi kui ka kiirusi. Meil on palju võimalusi mõlema mõõtmiseks (millest ma hetkega natuke rohkem räägin). Kui te seda teete, saate Hubble'i konstanti 73 km/s/Mpc.
näljamängud: mockingjay – 2. osa
Teine võimalus on vaadata vara Universum, asjadest, mis on väga kaugel. Umbes 375 000 aastat pärast universumi tekkimist see oli piisavalt laienenud, et muutuda läbipaistvaks . Ikka oli palav ja nüüd, täna, näeme, et järelejäänud soojus tungib kogu taevasse. Kui universum jätkas laienemist, siis soojus jahtus (võite seda ka mõelda kui tulekera valgust punase nihkega kui Universum laieneb meist eemale). Nüüd näeme seda pideva mikrolainete särana kõikjal, kuhu vaatame.
Seda sära väga hoolikalt uurides saame palju teada Universumi toonastest oludest. Samuti saame Hubble'i konstanti arvutada ka sel viisil ja seda tehes saadav number on umbes 67 km/sek/Mpc.
Um. Oota. Need kaks numbrit on erinevad. See on ebamugav.
See on tõesti. Ja läheb hullemaks. Kõik kohalikud meetodid saavad suurema arvu ja kõik kauged, varajased universumi meetodid saavad väiksema arvu. Universum pole justkui iseendaga nõus.
See on nagu silla ehitamine üle kanjoni, alustades mõlemast otsast, ainult et need kaks ei kohtuks keskel. See meenutab mulle natuke M. C. Escheri joonistust „Belvedere”. Sellel pole mõtet.
M. C. Escheri ikooniline „Belvedere”, paradoksaalne hoone, kus perspektiiv on meeltmõistetavalt moonutatud. Krediit: M. C. Escher
Tegelikult, kui need numbrid esimest korda määrati, ei olnud nad nii kaugel, sest mõõtmiste ebakindlus oli suur. Mõnda aega ei tundnud me Hubble'i konstanti kahekordse täpsusega. Kuid kui mõõtmised paranesid, hakkasime neid nägema.
Siin saavad asjad lõbusaks: Uus projekt on üritanud kohalikku numbrit naelutada. Selle juhtis vana sõber ja üliõpilane kolleeg Adam Riess (kes aitas teada saada, et universaalne laienemine kiireneb - lähemalt seda sekundiga ka - ja on teeninud mõned korralikud tunnustused sellepärast). Nad kasutasid Hubble'i kosmoseteleskoopi, et vaadata väga spetsiifilist tähte, mida nimetatakse Cepheidi muutujaks. Need tähed laienevad ja tõmbuvad aja jooksul kokku ning muutuvad heledamaks ja tuhmimaks. Sajand tagasi avastati, et periood, mis kulub nende heledamaks muutmiseks ja hämardumiseks, on seotud nende eraldatava energia kogusega.
See on tohutu: see tähendab, et kui saate nende perioodi mõõta, saate teada nende heleduse. Ja kui mõõta, kui heledad nad on, leiate nende kauguse ! See on ülioluline, sest me näeme tsefeide teistes galaktikates, mis tähendab, et nad annavad meile meetodi nende galaktikate kauguste määramiseks. Tegelikult kasutas seda Hubble'i meeskond, et määrata 1920ndatel aastatel kaugus mõnest läheduses asuvast galaktikast.
Riessi meeskond vaatas seitsmel tsefeiidil meie enda Linnutee galaktikas ja mõõdeti mitte ainult nende heledust, vaid ka nende parallaksi, nende näilist positsiooni muutust, kui Maa liigub ümber Päikese (üksikasjade jaoks soovitan vaadata 'Crash Course Astronomy: Distants' ?). Mõõtes seda nihet mitme aasta jooksul, saavad nad väga nende tähtede täpsed kaugused.
Teine eelis on see, et me kasutame Hubble'i abil nende kefeidide jälgimiseks teistes galaktikates, nii et see seab kõik vaatlused ühtlasele alusele; erinevate vaatluskeskuste kasutamisel on kõike järjepidevam saada.
aristoteles ja dante avastavad universumi ülevaate saladused
Hubble'i abil täheldati ühte Cepheidi muutujat, S Vulpeculae. Leiti, et selle kaugus Maast on 10 124 valgusaastat. Vahemaa mõõtmiste kalibreerimiseks kasutati teisi märgistatud tähti. Krediit: Riess jt.
Nii et see uus töö on suutnud karmistada nende Linnutee kefeidide kaugusmõõtmisi, mis jäävad ligikaudu 5500 kuni 12 000 valgusaasta kaugusele. Kasutades neid paremaid mõõtmisi, et seejärel käivitada kaugus galaktikavälistest tsefeididest, leiab Riessi meeskond, et Hubble'i konstanti kohalik väärtus on 73,48 ± 1,66 km/sek/Mpc, mis on umbes 4% vanast väärtusest.
Kuid veelgi tähtsam on see, et nad alandasid ebakindlus selles väärtuses, mis tähendab, et me arvame, et see väärtus on täpsem. See omakorda tähendab, et universumi varajaste mõõtmiste abil leitud madalam väärtus tõesti on erinev. Asi pole ainult selles, et meie mõõtmised on kõikuvad; Universum tõesti ütleb meile, et toona olid asjad teisiti. Selle tõenäosus on tingitud juhusest või millestki, mis pole reaalne, umbes üks 4600 -st. Ma võtan selle panuse vastu. See on tõeline.
Mida see kõik tähendab? Lühidalt öeldes tähendab see universumi paisumist praegu kiiremini kui varem. Et asi oleks selge, me teadsime seda juba : Astronoomid avastasid, et universaalne laienemine kiirenes juba 1998. aastal (Riess oli üks kahest sõltumatust meeskonnast, kes selle leidsid). Kuid need uued tulemused näitavad, et kiirendus on isegi suurem, kui me arvasime.
See on Hubble Ultra sügav väli ja peaaegu kõik, mida selles näete, on kauge galaktika, miljardite valgusaastate kaugusel. Krediit: NASA, ESA, H. Teplitz ja M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona osariigi ülikool) ja Z. Levay (STScI)
Mis siis teeb seda tähendab? See on hea küsimus, millele on liiga palju võimalikke vastuseid. Võimalik, et tume energia, kiirenduse taga olev imelik üksus, võib olla oodatust tugevam. Võib -olla kasvab see aja jooksul; see on mõte, mida on juba mõnda aega visatud. Asi on selles, et me lihtsalt ei tea, mis kuradi tume energia on , millest see koosneb või kuidas see käitub. Need uued tähelepanekud võivad aidata.
mis on hinnatud Jonesidega sammu
Kuid see võib siiski olla midagi muud. Tume aine mängib ka seda: mingi ainevorm, mis meie arvates ei mängi normaalse aine ja valgusega hästi, nii et seda on võimatu otse näha. See ületab universumis normaalse aine 5 korda ja me teame, et see on väljas. Kuid kui see käitub mingil ebatavalisel viisil, näiteks võib -olla suhelda normaalse ainega vaid pisut, võib see muuta seda, kuidas Universum ise aja jooksul areneb.
Siin on asi: Me ei tea . See kõik on üsna uus ning viib meie seadmed ja teooriad oma piiridesse. Sellepärast hakatakse seda ikka naelutama. Pidage meeles, et me oleme teadnud, et on olemas ka teisi galaktikaid, umbes sada aastat ja et laienemine kiireneb viimase 20 aasta jooksul. Me alles hakkame seda välja mõtlema.
Kuid minu lemmikosa selle kõige juures on see, et meie tahe Uuri välja. Seda teevad inimesed; seda teeb teadus. Universum on üsna hämmastav koht ja meie aju pole tegelikult arenenud nii, et seda oleks mugav mõelda. Aga tegelikult sellepärast on meil teadus, mis aitab meil mõista. Paarige seda koos matemaatika, inseneriteaduse ja meie peatumatu, rahuldamatu uudishimuga ning isegi kosmos ise annab meile oma saladused.
Universum laieneb iga päevaga kiiremini, kuid sama suureneb ka meie võime seda kurnata. Jõuame järele.
