Sterrekunde

Vertraag die tyd omdat die heelal vinnig versnel?

Vertraag die tyd omdat die heelal vinnig versnel?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

As die heelal met 'n versnelde tempo uitbrei, sodat die sterrestelsels van mekaar wegbeweeg, versnel, moet die tyd ook verlangsaam. En wanneer die heelal versnel tot die spoed van die lig, dan moet die tyd stop.

Vertraag die tyd omdat die heelal vinnig versnel? Kan enige fisikus verduidelik of dit waar is of nie?


Oor die algemeen moet u beter nie 'inflasie' gebruik nie, tensy u praat oor die vroeë heelal-inflasie. Die heelal is eerder uit te brei teen 'n versnelde tempo.

Die kern van hierdie vraag blyk te wees in wat u 'die' tyd noem. Daar bestaan ​​nie iets soos 'die' tyd nie, en ek weet nie watter definisie van tyd u verwag om te stop nie. Tyd word perfek gedefinieër in enige restframe en sal nie beïnvloed word deur die algehele uitbreiding van die heelal nie, ongeag die tempo.


Ja, die tyd loop stadiger vir verre voorwerpe, soos gesien vanuit ons oogpunt; dit is 'n voorspelling van algemene relatiwiteit. En ja, omdat uitbreiding versnel, word die uitbreiding hierdie keer stadig, baie stadig, meer uitgesproke (dit sou gebeur selfs as die uitbreiding nie versnel, maar net so voortgegaan).

Hierdie tyddilatasie is 'n bekende effek en word altyd in ag geneem wanneer waarnemings gedoen word. As u byvoorbeeld supernovas in die verte waarneem, stel u dikwels belang in hoe hul helderheid afneem as 'n funksie van die tyd. Dit word hulle genoem ligte kurwe. Om ligkrommes by verskillende rooiverskuiwings te vergelyk, word dit gewoonlik omgeskakel na hul rusraam, dit wil sê hoe dit sou lyk as u 'langs die supernova staan' (bv. Goldhaber et al 2001).

Tyddilatasie werk egter nie presies soos u blykbaar dink nie. By sterrestelsel teen 'n rooi verskuiwing van $ z $ het sy tyd met 'n faktor van $ 1 + z $, dus loop die tyd twee keer so stadig vir 'n sterrestelsel, byvoorbeeld $ z = 3 $ as vir 'n sterrestelsel by $ z = 1 $. Sterrestelsels met rooi verskuiwings groter as $ z sim1.5 $ vinniger terugsak as die ligspoed, en die tyd stop hier glad nie. Net vir $ z rightarrow infty $, dit wil sê aan die begin van die tyd by die oerknal, kom die tydsverruiming oneindig nader.


Ons tyd vertraag nie as gevolg van die uitbreiding van die heelal nie. En die tyd sal nie ophou nie.

Daar vind egter tydverspreiding plaas, en dit is iets anders.

As iets teen 'n baie hoë snelheid in verhouding tot ons beweeg, sien ons dat die tyd daarvoor verlangsaam. Aangesien sterre sterrestelsels in 'n vinnige tempo van ons af wegbeweeg, blyk dit dat gebeure in daardie sterrestelsels (vanuit ons oogpunt) stadiger verloop. Dit word waargeneem tydens die supernovas wat helder word en vervaag wat in hierdie artikel beskryf word.

Die inwoners van daardie sterrestelsels sou geen verandering in die tyd sien nie. (eerder sou hulle sien dat ons horlosies vertraag, aangesien ons diegene is wat vinnig beweeg vanuit hul perspektief)

Die tempo van uitbreiding neem toe (hoewel dit hoegenaamd geheimsinnig is), maar geen deel van die heelal sal versnel tot die ligspoed nie, aangesien niks met die snelheid van die lig mag beweeg nie. Tydsverruiming sal dus eindig bly.


Is die tempo van ons groeiende heelal eksponensieel?

Of is dit meer 'n geleidelike, lineêre uitbreiding? Gebruik byvoorbeeld kilometers per uur as 'n spoedmeting. Versnel die heelal so:

of versnel die heelal so:

Bonus: Beteken dit dat die heelal 'n sekere grootte was toe ek hierdie pos begin tik het en nou groter is teen die tyd dat ek op & # x27stuur & # x27 klik?

Vir die laaste rukkie - die afgelope 4 of 5 miljard jaar - het die universele uitbreidingskoers verskuif van vertraging onder die invloed van materie, tot versnelling onder die invloed van die donker energie.

U kan so daaroor nadink: as die meeste energiedigtheid in die heelal in die vorm van materie is, dan sal die uitbreiding vertraag as gevolg van die heelal se eie aantrekkingskragte. Maar namate die heelal uitbrei, daal die digtheid van die materie omdat die totale hoeveelheid materie bewaar moet word. Soos die tyd aanstap, neem die massadigtheid af en af, en neem die uitbreiding af, en neem selfs die tempo van vertraging af.

In werklikheid, as daar net die regte hoeveelheid materie was, sou u die situasie kry waar die heelal net so goed gly as die tyd oneindig verloop. Om dit te laat gebeur, het u ongeveer 4 keer soveel materie nodig as wat in die heelal bestaan, en daar sou geen donker energie nodig wees nie. Dit bring my by.

Maar daar is ook donker energie. Dit werk asof dit 'n agtergrond hoeveelheid energie is wat verband hou met leë ruimte - die woorde wat ons gebruik is & # x27vacuum energy & # x27. Dus is die energiedigtheid van die donker energie konstant. Soos die ruimte uitbrei, brei die totale hoeveelheid donker energie blykbaar daarmee uit. As die heelal in volume verdubbel, dan doen die totale hoeveelheid donker energie dit ook. (Dit is ongelooflik nie in stryd met die behoud van energie nie, maar laat my binne 'n oomblik daarop terugkom.) Maar dit beteken dat as die massa-energiedigtheid daal en daal, dit vinnig wegval en die steeds groeiende hoeveelheid donker energie kom om die energiebegroting van die heelal heeltemal te oorheers.

Vanuit die Einstein-vergelyking, wat die algemene relativistiese manier is om die heelal te beskryf, kan u iets aflei wat die Friedmann-vergelykings genoem word, wat die algemene relativistiese manier is om die dinamika van die heelal te beskryf. Wat u hieruit kry, is dat die breeksnelheid van versnelling (dit wil sê die versnellingstempo in vergelyking met die tempo van uitbreiding) in 'n heelal wat slegs vakuumenergie het - of 'n heelal waarin die vakuumenergie die dominante komponent is - is konstant.

'N Ander manier om dit te sê, is dat die uitbreidingsyfer altyd met dieselfde hoeveelheid, in persent, per tydseenheid styg. 'N Ander manier om dit te sê, is dat die versnellingstempo eweredig is aan die uitbreidingstempo. 'N Ander manier om dit te sê, is dat die kosmiese ekspansie eksponensieel versnel.


Vertraag die tyd omdat die heelal vinnig versnel? - Sterrekunde

Al sou die heelal uitbrei of selfs versnel, sou die swaartekrag nie uiteindelik die uitbreiding vertraag nie? Dit maak nie saak hoe groot die snelheidskrag is nie, sou die swaartekrag, hoe klein ook al, uiteindelik die uitbreiding verminder?

Nee, dit sou eintlik nie. Dit is nie die grootste analogie in die wêreld nie, maar dit is soos om 'n tou in die helfte te sny en dan een van die helftes van die tou in die helfte te sny en dan te sny daardie in die helfte, ens. U kan vir ewig aanhou sny, en u sal nooit heeltemal buite toutjie wees nie. U sal nooit sonder toutjies sit nie, want u hou elke keer minder af.

Net so kan swaartekrag die uitbreiding van die heelal vertraag, maar dit hou al hoe minder toe namate die tyd aanstap (want dit is nie so sterk oor groter afstande nie). Dit is dus nie moeilik om 'n heelal voor te stel waarin die uitbreiding nooit onder 'n sekere tempo kom nie, want die gevolge van swaartekrag kan dit nooit kry nie nogal so laag.

Hierdie bladsy is laas op 27 Junie 2015 opgedateer.

Oor die skrywer

Christopher Springob

Chris bestudeer die grootskaalse struktuur van die heelal met behulp van die eienaardige snelhede van sterrestelsels. Hy het in 2005 sy doktorsgraad aan Cornell behaal en is nou 'n navorsingsassistent-professor aan die Universiteit van Wes-Australië.


Waarom die heelal leeg is?

Uitheemse lewe is waarskynlik, maar ons kan niemand sien nie. Daarom kan dit so wees dat daar êrens langs die trajek van die ontwikkeling van die lewe 'n massiewe en algemene uitdaging is wat die uitheemse lewe beëindig voordat dit intelligent genoeg word en wyd genoeg is om te sien - 'n uitstekende filter.

Hierdie filter kan baie vorms aanneem. Dit kan wees dat 'n planeet in die Gouelokkiesone is - die smal band rondom 'n ster waar dit nie te warm of te koud is om te bestaan ​​nie - en dat die planeet organiese molekules bevat wat in die lewe kan ophoop, is uiters onwaarskynlik. Ons het baie planete waargeneem in die sone van verskillende sterre in die Goldilock-gebied (daar is ongeveer 40 miljard in die Melkweg), maar miskien is die omstandighede nog nie daar om lewenslank te bestaan ​​nie.

Die Groot Filter kan in die vroegste stadiums van die lewe plaasvind. Toe u op bioskool op hoërskool was, sou u moontlik die refrein in u kop kon laat boor: 'mitochondria is die kragbron van die sel.' Ek het dit beslis gedoen. Maar mitochondria was op 'n stadium 'n aparte bakterie wat sy eie bestaan ​​geleef het. Op 'n stadium Die aarde, 'n eensellige organisme, het probeer om een ​​van hierdie bakterieë te eet, behalwe dat dit verteer is, het die bakterie saam met die sel gegaan en ekstra energie opgelewer wat die sel in staat stel om te ontwikkel op maniere wat lei tot hoër lewensvorme. dit kan so onwaarskynlik wees dat dit net een keer in die Melkweg gebeur het.

Of die filter kan die ontwikkeling van groot breine wees, soos ons het. Ons woon immers op 'n planeet vol baie wesens, en die soort intelligensie wat mense gehad het, het nog net een keer voorgekom. Dit kan oorweldigend waarskynlik wees dat lewende wesens op ander planete eenvoudig nie die energie-veeleisende neurale strukture benodig wat nodig is vir intelligensie nie.


As ons heelal teen 'n sekere tempo uitbrei wat begin het tydens die oerknal ongeveer 13,8 miljard ligjare gelede met 'n huidige straal van 46,6 miljard ligjare, wat veroorsaak hierdie uitbreiding?

Beskou dit as 'n opvolgvraag aan r / askcience / comments / 5omsce / if_we_cannot_receive_light_from_objects_more_than gepos deur / u / CodeReaper met betrekking tot die uitbreiding van die heelal.

Die beste voorbeeld wat ek tot dusver gehad het, is die uitbreiding van brooddeeg en die uitbreiding van die ballon met w.r.t. hoe voorwerpe van mekaar af wegbeweeg. In al hierdie scenario's word daar egter konstante energie toegepas, dit wil sê in die vorm van brooddeeg, die fermentasie (of die onderskeie chemiese reaksies), in die geval van 'n pomp. Wat is hierdie pomp in die geval van 'n heelal wat die uitbreiding vergemaklik?

Goeie vraag. Hier is 'n analogie.

Stel jou voor jy gooi 'n bal in die lug - regtig baie hard. Nadat die bal jou hand verlaat het, beweeg dit in die lug op. As iemand nou kyk en hierdie bal in die lug sien opvlieg, kan hy vra & quotHoe is die bal wat op sy eie deur die lug vlieg? & quot Natuurlik is dit omdat u dit gegooi het!

Dit is presies wat met die Heelal gebeur het. Op grond van ons huidige begrip van Kosmologie het die oerknal die heelal baie vinnig laat uitbrei. Hoekom? Dit is 'n wonderlike vraag en steeds 'n warm debat.

Wat gebeur dan volgende? Wel, in ons balanalogie sal die bal vertraag namate hy hoër en hoër word as gevolg van die swaartekrag van die Aarde. Dit is presies dieselfde vir die Heelal. As gevolg van die erns van al die dinge in die heelal, het die uitbreiding van die ruimte na die oerknal vertraag. In werklikheid, as die totale massadigtheid van die Heelal 'n kritieke waarde het, sou die Heelal uiteindelik sy uitbreiding stop en saamtrek, net soos die bal uiteindelik sy hoogste punt sal bereik en sal begin val.

Het die Heelal miskien nie genoeg massadigtheid gehad om te laat terugval nie? Wat sou dan gebeur? Wel, dit sou wees as ons die bal so hard gooi dat die swaartekrag van die aarde dit nie kon keer nie. Die bal sal 'n rukkie vertraag, die aarde se swaartekrag ontsnap en dan vir ewig langs beweeg.

Hierdie twee idees word in hierdie figuur saamgevat. Die x-as is tyd, en die y-as word die & quot-skaalfaktor & quot genoem, wat 'n manier is om die grootte van die heelal te visualiseer. In ons eerste voorbeeld sou ons in 'n & quotclosed & quot-heelal wees waar die heelal uiteindelik weer in duie stort en ons kry 'n & quotBig Crunch & quot. Die tweede voorbeeld is soos die & quotFlat & quot of & quotNegative Curvature & quot lyne waar die bal net vir altyd aanhou.

Miskien het u gehoor dat die heelal versnel. Dit was een van die grootste ontdekkings van ons tyd. Nou het ons 'n heel ander scenario. Stel jou voor dat jy jou bal opgegooi het, dit opgegaan het en 'n bietjie stadiger geraak het, maar skielik het dit begin versnel en al hoe hoër, vinniger en vinniger begin vlieg. U sou aanneem dat die magiese krag die bal na bo stoot, en u sal reg wees! Dit lyk asof dit in ons Heelal gebeur. Ons het hierdie misterieuse krag die naam & Donker Energie & quot gegee, en dit laat die heelal versnel! Dit word aangedui deur die & quotDonker energie & quot-kurwe op die grafiek.


Stadiger, Heelal!

Hierdie Swift UVOT-beeld toon die sterrestelsel M82 voor die ontploffing en kombineer data wat tussen 2007 en 2013 verkry is. Mid-ultravioletlig word in blou, byna-UV-lig in groen en sigbare lig in rooi getoon. (Beeld: NASA / Swift / P. Brown, TAMU)

Sedert 1929 het fisici geweet dat die heelal uitbrei. In die negentigerjare dui die waarnemings aan dat die tempo waarmee dit gedoen word, versnel, wat die outeurs in 2001 die Nobelprys vir Fisika verleen het. Albei hierdie ontdekkings was 'n skok toe hulle gemaak is. Dit wil voorkom asof fisici 'n bietjie moet terugspoor: 'n nuwe studie dui daarop dat die uitbreiding van die heelal nie so vinnig versnel as wat voorheen gedink is nie.

Die belangrikste instrument in die ontdekking dat die uitbreiding versnel, was 'n spesifieke soort ontploffing wat sterre kan opblaas, bekend as 'n tipe Ia supernova. "Die idee [.] Is dat tipe Ia-supernovas toevallig dieselfde helderheid het," verduidelik Peter A. Milne, 'n sterrekundige aan die Universiteit van Arizona, wat mede-outeur van die nuwe studie was. "Hulle eindig almal baie dieselfde as hulle ontplof." Hierdie supernovas kan dus dien as standaard kerse: deur hul skynbare helderheid waar te neem en dit te vergelyk met wat u weet dat hulle die intrinsieke helderheid is, kan u uitvind hoe ver dit plaasgevind het. As u die afstand ken en die snelheid waarmee die lig beweeg, kan u dan uitvind hoe lank gelede die ontploffings plaasgevind het.

Terwyl die lig van hierdie kosmiese bakens na ons toe beweeg, word dit self beïnvloed deur die uitbreiding van die heelal. Die golflengte van die lig word gestrek en skuif dit na die rooi punt van die spektrum. Deur dit te meet rooi verskuiwing, kan u uitvind hoeveel die heelal uitgebrei het sedert die lig deur die supernova uitgestraal is. As u dit regkry om baie tipe Ia-supernovas op verskillende afstande waar te neem, kan u die onlangse uitbreidingsgeskiedenis van die heelal saamstel.

Die groeiende Heelal

Baie mense dink aan die uitbreiding van die heelal soos 'n ontploffing, dus dit moet 'n middelpunt hê en daar moet 'n voorsprong wees. Maar daar is geen middelpunt van die heelal nie en daar is geen uitbreidingskant nie. Die maklike geval om te visualiseer, is die van 'n oneindige heelal. Dink aan 'n tweedimensionele heelal, 'n rubbervel wat oneindig in elke rigting aangaan. As hierdie oneindige laken gestrek word, maak nie saak waar u daarop staan ​​nie, u sal sien dat alles van u af uitbrei. U kan 'n sirkel om jouself teken wat die rand van u waarneembare heelal beskryf. Die radius van die sirkel is die afstand wat die lig kon beweeg sedert die vel begin uitbrei het. Dit is nie dat daar geen vel buite die grens van die sirkel is nie, maar net dat ons dit nog nie kan sien nie.

Maar sê nou die heelal is eindig? Stel u die oppervlak van 'n ballon voor, wat eindig is, maar geen rand het nie. As ons 'n ballon met kruise opblaas, beweeg al die kruise van mekaar af as die ballon uitsit. Die middel van die uitbreiding lê nie op die ballon nie, dus is dit nie deel van die ballon-heelal nie.

Die nuwe studie twyfel oor vorige konsensus deur aan te toon dat tipe Ia-supernovas dalk nie so eenvormig is as wat gedink is nie. 'Ons het gevind dat die verskille [tussen supernovas] nie lukraak is nie, maar lei tot die skeiding van Ia-supernovas in twee groepe, waar die groep wat in die minderheid in ons omgewing is, op groot afstande in meerderheid is - en dus toe die heelal jonger was. "sê Milne. "Daar is verskillende bevolkings, en hulle word nie herken nie. Die grootste aanname was dat as u van naby tot ver gaan, tipe Ia-supernovas dieselfde is. Dit blyk nie die geval te wees nie." As gevolg hiervan blyk dit dat die versnelling van die Heelal moontlik afwaarts moet hersien word.

Milne en sy medeskrywers (Ryan J. Foley van die Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign, Peter J. Brown aan die Texas A & ampM Universiteit en Gautham Narayan van die National Optical Astronomy Observatory in Tucson) het 'n groot steekproef van tipe Ia-supernovas waargeneem, beide in ultravioletlig en in sigbare lig. Vir hul studie het hulle waarnemings wat deur die Hubble-ruimteteleskoop gemaak is, gekombineer met dié wat deur NASA se Swift-satelliet gemaak is. Die data wat met Swift versamel is, was veral belangrik omdat die verskille tussen die twee supernovagroepe - effense verskuiwings na die rooi of die blou spektrum - slegs baie subtiel in sigbare lig is, wat vroeër gebruik is om tipe Ia-supernovas op te spoor. Hulle het net duidelik geword deur Swift se toegewyde opvolgwaarnemings in die ultravioletlig.

'Die besef dat daar twee groepe tipe Ia-supernovas was, het met Swift-data begin,' het Milne gesê. "Toe het ons ander datastelle deurgegaan om te sien of ons dieselfde sien. En ons het gevind dat die neiging in al die ander datastelle voorkom."

Toe fisici vir die eerste keer ontdek dat die uitbreiding van die heelal versnel, moes hulle 'n verduideliking kry waarom. Dit het gelei tot die idee van donker energie, 'n geheimsinnige vorm van energie wat dinge uitmekaar dryf. "Ons stel voor dat ons gegewens daarop dui dat daar minder donker energie is as kennis van die handboek, maar ons kan nie 'n nommer daarop plaas nie," sê Milne. "Tot ons artikel is die twee populasies supernovas as dieselfde populasie behandel. Om die finale antwoord te kry, moet u al die werk weer doen, afsonderlik vir [die twee] populasies." Meer data moet versamel word voordat fisici presies kan bepaal wat die nuwe resultaat vir donker energie beteken.

Hierdie artikel is aangepas uit 'n nuusberig van die Universiteit van Arizona deur Daniel Stolte.


Die verbetering van die analise

Hierdie nuwe koerant probeer iets lofwaardigs doen. Dit probeer om die statistiese ontleding van die data te verbeter (sien kommentaar oor hul ontleding).

Namate ons meer en meer data kry en die onsekerheid oor ons meting krimp, word dit al hoe belangriker om elke detail in ag te neem.

Trouens, met die Dark Energy Survey het ons drie mense wat voltyds werk aan die toets en verbetering van die statistiese analise wat ons gebruik om supernova-data met die teorie te vergelyk.

Ons besef die belangrikheid van verbeterde statistiese ontledings omdat ons binnekort ongeveer 3000 supernovas sal hê om die versnelling baie meer presies te meet as die oorspronklike ontdekkings, wat slegs 52 supernovas tussen hulle gehad het. Die monster wat hierdie nuwe artikel herontleed, bevat 740 supernovas.

'N Laaste opmerking oor die gevolgtrekkings in die referaat. Die skrywers stel voor dat 'n nie-versnelde heelal die moeite werd is om te oorweeg. Dit is goed. Maar ek en jy, die aarde, die melkweg en al die ander sterrestelsels moet mekaar op swaartekrag aantrek.

'N Heelal wat net met 'n konstante tempo uitbrei, is dus net so vreemd soos die een wat versnel. U moet nog steeds verduidelik waarom die uitbreiding nie vertraag as gevolg van die erns van alles wat dit bevat nie.

Dus, selfs al is die nie-versnellingseis wat in hierdie referaat gestel word, waar, moet die verduideliking steeds nuwe fisika wees, en die soeke na die "donker energie" wat dit verklaar, is net so belangrik.

Gesonde skeptisisme is noodsaaklik in navorsing. Daar is nog baie debatte oor wat die versnelling veroorsaak, en of dit net 'n skynbare versnelling is wat ontstaan ​​omdat ons begrip van swaartekrag nog nie volledig is nie.

Dit is waaraan ons as professionele kosmoloë ons hele loopbaan bestee. Waaroor hierdie nuwe vraestel en al die vorige vraestelle saamstem, is dat daar iets moet verduidelik word.

Die supernova-data toon dat daar regtig vreemd aan die gang is. Die oplossing kan wees as versnelling, of 'n nuwe swaartekragteorie. Wat dit ook al is, ons sal voortgaan om daarna te soek.


Vertraag die tyd omdat die heelal vinnig versnel? - Sterrekunde

Die lot van die Heelal sal uiteindelik bepaal word deur die balans tussen die geweld van die aanvanklike ontploffing (die dryfveer agter die uitbreiding) en die swaartekrag as al die materie binne die heelal (wat geneig is om die uitbreiding te vertraag). Daar is ook die moontlikheid dat 'n addisionele bron van energie geneig is om die uitbreiding te versnel.

Voordat ons die moontlike toekoms gaan ondersoek, moet ons die konsep van die ontsnap spoed want dit is nodig in ons bespreking. Die ontsnapspoed is die minimum spoed waarteen 'n voorwerp vanaf die oppervlak van 'n planeet of 'n ster moet gelanseer word om aan die swaartekrag te ontsnap en na die oneindige te beweeg. As die lootsnelheid kleiner is as die ontsnapspoed, sal die projektiel tot 'n maksimum hoogte beweeg, geleidelik vertraag en dan omdraai en weer na die oppervlak val. Die voorwaarde vir die ontsnapping van 'n projektiel kan ook uitgedruk word in terme van die digtheid, aangesien 'n digter voorwerp kompakter is (dit kan meer massa in dieselfde volume verpak).

Dit is baie relevant vir die groeiende heelal. As die heelal genoeg massa bevat, kan die swaartekrag die uitbreiding vertraag en dit miskien tot stilstand bring. Andersins kan die Heelal vir ewig uitbrei. Die bepalende faktor is die hedendaagse digtheid van die heelal. 'N Interessante voorbeeld word verskaf deur sterre in 'n sterrestelsel. Alhoewel die ruimte waarin die sterre ingebed is, uitbrei, hou hul onderlinge swaartekrag hulle bymekaar en word die sterrestelsel nie groter nie.

Die kritieke digtheid

Ons weet dat die heelal besig is om uit te brei en dat dit lyk asof sterrestelsels van mekaar af wegbeweeg. Ons weet ook dat sterrestelsels deur swaartekrag tot mekaar aangetrek word, wat beteken dat swaartekrag teen die uitbreiding werk en dit vertraag. Die vraag word dan: het sterrestelsels genoeg spoed om aan hul onderlinge aantrekkingskrag te ontsnap? Die antwoord op hierdie vraag hang af van die digtheid van die heelal.

Om meer spesifiek te wees, kan ons die definieer kritieke digtheid van die Heelal. As die digtheid groter is as die kritieke digtheid, is daar genoeg massa en dus genoeg aantrekkingskrag om die uitbreiding te stop en om te keer. As die digtheid van die heelal daarenteen laer is as die kritieke digtheid, oefen die beskikbare massa van die heelal nie genoeg gravitasie-aantrekking uit om die uitbreiding te stop nie.

Vir gemak stel ons die hedendaagse digtheid van die heelal in terme van die hedendaagse kritieke digtheid soos volg uit:

Let op dat albei die hoeveelhede wat die definisie van & Omega betree0 verander met tyd, dus gebruik ons ​​hul waardes op die oomblik in hierdie definisie. As die digtheid van die heelal vandag gelyk is aan die kritieke digtheid, dan is & Omega0 = 1, as die digtheid groter is as die kritieke digtheid, dan & Omega0 & gt 1, en as die digtheid kleiner is as die kritieke digtheid, dan & Omega0 & lt 1. Die lot van die Heelal hang af van die een van hierdie moontlikhede, soos hieronder uiteengesit.


Nee, die heelal brei nie vinnig uit nie, sê natuurkundiges

In 2011 het drie sterrekundiges die Nobelprys vir Fisika ontvang vir hul ontdekking dat die Heelal nie net besig was om uit te brei nie - dit het teen 'n vinniger tempo uitgebrei.

Die ontdekking het gelei tot die algemene aanvaarding van die idee dat ons heelal oorheers word deur 'n geheimsinnige krag genaamd donker energie, en het die standaardmodel van kosmologie vir altyd verander. Maar nou bevraagteken fisici die gevolgtrekking, en hulle het 'n veel groter datastel om dit te rugsteun.

Vir 'n bietjie agtergrond oor die 2011 Nobelprys vir Fisika, is dit gedeel tussen kosmoloë Saul Perlmutter van die Universiteit van Kalifornië, Berkeley Adam Riess van die Johns Hopkins Universiteit en Brian Schmidt van die Australian National University.

Gedurende die negentigerjare was hierdie drie wetenskaplikes deel van mededingende spanne wat die tipe 1a-supernovas gemeet het - die gewelddadige einde van 'n soort ster wat 'n wit dwerg genoem word.

Wit dwergsterre is gemaak van een van die digste vorms van materie in die bekende heelal - slegs oortref deur neutronsterre en swart gate.

Terwyl 'n tipiese wit dwerg net effens groter as die aarde sal wees, sal dit ongeveer dieselfde hoeveelheid massa as ons son hê. Om dit in perspektief te plaas, kan u ongeveer 1 300 000 Aarde in die son pas.

Verbeel jou nou daardie ongelooflike digte, dooie ster wat ineenstort onder die gewig van sy eie swaartekrag. Ons praat oor 'n helderheidsvlak wat ongeveer 5 miljard keer helderder is as die son.

Omdat elke tipe 1a-supernova met ongeveer dieselfde helderheid ontplof, kan die hoeveelheid lig wat hulle afgee, gebruik word as 'n aanduiding van hul afstand van die aarde af - en effense kleurveranderings kan ook gebruik word om uit te vind hoe vinnig hulle beweeg.

Toe Perlmutter, Riess en Schmidt al die data vir bekende tipe 1a-supernovas, wat deur die Hubble-ruimteteleskoop en 'n aantal groot grondteleskope opgeteken is, gemeet het, het hulle iets ongelooflik vreemd gevind.

Soos die Royal Swedish Academy die oggend van die Nobelprysaankondiging in Stockholm verduidelik het:

"In 'n heelal wat deur materie oorheers word, sou 'n mens verwag dat swaartekrag uiteindelik die uitbreiding sou laat vertraag. Stel jou dan die verbasing voor toe twee groepe wetenskaplikes ontdek dat die uitbreiding nie vertraag nie, maar eintlik versnel.

Deur die helderheid van verre, verre supernovas met die helderheid van nabygeleë supernovas te vergelyk, het die wetenskaplikes ontdek dat die verre supernovas ongeveer 25 persent te flou was. Hulle was te ver weg. Die heelal het versnel. Hierdie ontdekking is dus fundamenteel en 'n mylpaal vir kosmologie. En 'n uitdaging vir geslagte wetenskaplikes om te kom. '

Die vonds is ondersteun deur data wat afsonderlik versamel is oor dinge soos sterrestelsels en die kosmiese mikrogolfagtergrond - die flou nagloed van die oerknal.

En vroeër vanjaar het wetenskaplikes van NASA en ESA gevind dat die heelal ongeveer 8 persent vinniger kon uitbrei as wat oorspronklik gedink is.

Volgens alle verslae was die ontdekking 'n stewige (Nobelprys solied), maar dit het 'n baie moeilike vraag gestel - as die kollektiewe erns van al die aangeleenthede wat deur die oerknal in die heelal verdryf is, alles vertraag, hoe kan dit versnel? ?

"Daar is iets wat deur die heelal deurdring wat die ruimte fisies vinniger uitmekaar versprei as wat swaartekrag dinge kan saamtrek. Die effek is klein - dit is net opmerklik as jy na verre sterrestelsels kyk - maar dit is daar. Dit het bekend geword as donker energie - 'donker' , want niemand weet wat dit is nie. '

Aangesien wetenskaplikes die eerste keer donker energie voorgestel het, het niemand nader gekom om uit te vind wat dit eintlik kan wees nie.

Maar nou het 'n internasionale span fisici die verswakking van die heelal se uitbreiding bevraagteken, en hulle het 'n baie groter databasis van tipe 1a-supernovas om hulle te ondersteun.

Deur 'n ander analitiese model toe te pas op die 740 Type Ia-supernovas wat tot dusver geïdentifiseer is, sê die span dat hulle die subtiele verskille tussen hulle kon verklaar soos nog nooit tevore nie.

Hulle sê dat die statistiese tegnieke wat deur die oorspronklike span gebruik is, te eenvoudig was en gebaseer was op 'n model wat in die dertigerjare bedink is, wat nie betroubaar kan word vir die groeiende supernova-datastel nie.

Hulle noem ook dat die kosmiese mikrogolf-agtergrond nie direk deur donker energie beïnvloed word nie, en dien dus slegs as 'n 'indirekte' bewys.

"Ons het die nuutste katalogus van 740 supernovae van tipe Ia geanaliseer - meer as tien keer groter as die oorspronklike monsters waarop die ontdekkingsaanslag gebaseer is - en gevind dat die bewyse vir versnelde uitbreiding hoogstens is wat fisici '3 sigma' noem," berig hoofnavorser, Subir Sarkar, van die Universiteit van Oxford.

"Dit is baie minder as die '5 sigma'-standaard wat nodig is om aanspraak te maak op 'n ontdekking van fundamentele belang."

In plaas daarvan om bewyse te vind om die versnelde uitbreiding van die Heelal te ondersteun, sê Sarkar en sy span dat dit lyk asof die Heelal met 'n konstante tempo uitbrei. As dit werklik die geval is, beteken dit dat ons nie donker energie nodig het om dit te verklaar nie.

"'N Meer gesofistikeerde teoretiese raamwerk wat rekening hou met die waarneming dat die heelal nie presies homogeen is nie, en dat die inhoud daarvan nie as 'n ideale gas kan optree nie - twee belangrike aannames uit die standaard kosmologie - kan moontlik alle waarnemings kan verreken sonder dat dit donker is energie, ”sê hy.

Om duidelik te wees, is dit net een studie, en dit is 'n groot, uiters kontroversiële bewering dat 'n ontdekking van die Nobelprys fundamenteel verkeerd is. (Omdat ek jou nie hoef te vertel dat Nobelpryse nie ligtelik uitgedeel word nie.)

Replikasie van resultate is alles in die wetenskap, en as ons 'n groter datastel het as wat ons vyf jaar gelede gedoen het, moet ons dit gebruik om vorige ontdekkings te ondersteun - of reg te stel.

Die vraag is nou of Sarkar se span hul nuwe statistiese model op die data toegepas het op 'n manier wat die wetenskap die beste weerspieël, en dit sal waarskynlik heelwat fisici aanspoor om vas te stel wat die regte is - die versnelde heelal, of die konstante heelal.

'Natuurlik sal baie werk nodig wees om die fisika-gemeenskap hiervan te oortuig, maar ons werk dien as bewys dat 'n sleutelpilaar van die standaard-kosmologiese model taamlik wankelrig is,' sê Sarkar.

"Hopelik sal dit beter ontledings van kosmologiese gegewens motiveer, sowel as om teoretici te inspireer om meer genuanseerde kosmologiese modelle te ondersoek."


1 Antwoord 1

Hier is die scenario uit die Wikipedia

Volgens inflasie teorie, is die inflaton 'n skalêre veld wat verantwoordelik is vir kosmiese inflasie in die baie vroeë heelal. 'N Gekwantiseerde deeltjie vir hierdie veld word verwag, soortgelyk aan ander kwantumvelde, wat 'n opblaasmiddel genoem word. Die veld bied 'n meganisme waardeur die periode van vinnige uitbreiding van 10 ^ −35 tot 10 ^ −34 sekondes nadat die aanvanklike uitbreiding gegenereer kan word, die heelal vorm.

Let daarop dat die inflasie voor 10 ^ -35 sekondes die bestendige is vanaf die oorspronklike oerknal.

Die basiese proses van inflasie bestaan ​​uit drie stappe:

Voor die uitbreidingsperiode was die opblaasveld in 'n hoër energie-toestand. Willekeurige kwantumswisselinge het 'n fase-oorgang veroorsaak, waardeur die opblaasveld sy potensiële energie as materie en straling vrygestel het toe dit tot sy laagste energie-toestand gesak het.

die vinnige inflasie lei tot die toename van kinetiese energie namate die opblaasveld tot op sy laer energievlak afneem

Hierdie aksie het 'n afstootlike krag genereer wat die deel van die heelal wat vandag vir ons waarneembaar is, gedryf het om uit te brei van ongeveer 10 ^ - 50 meter in radius teen 10 ^ - 35 sekondes tot byna 1 meter in radius op 10 ^ - 34 sekondes.

Dit is dus die tyd wat nodig is dat die opblaasveld van die hoër na die laer energievlak daal.

At the end of the early universe's inflationary period, all the matter and energy in the universe was set on an inertial trajectory consistent with the equivalence principle and Einstein's general theory of relativity and this is when the precise and regular form of the universe's expansion had its origin (that is, matter in the universe is separating because it was separating in the past due to the inflaton field).

According to measurements, the universe's expansion rate was decelerating until about 5 billion years ago due to the gravitational attraction of the matter content of the universe,

So it is the gravitational attraction that takes over once the inflaton field is at its lowest energy state.A lot of kinetic energy ended up as potential gravitational balancing the expansion

after which time the expansion began accelerating.

and is currently doing so.

In order to explain the acceleration physicists have postulated the existence of dark energy which appears in the simplest theoretical models as a cosmological constant. According to the simplest extrapolation of the currently-favored cosmological model (known as "ΛCDM"), this acceleration becomes more dominant into the future.

As I understand it the subject is still under research, theoretically and experimentally


Kyk die video: Het ontstaan van het heelal (November 2022).