Sterrekunde

Watter breuke van die materie word behou en verplaas deur kwasars?

Watter breuke van die materie word behou en verplaas deur kwasars?


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.

Na aanleiding van 'n navraag rakende die kwasarmassa, watter deel van die materie word uitgestoot in vergelyking met die materie wat verlore gaan vir die BH?

Is daar 'n grafiek wat die breuke van die massa van kwasars beskryf wat bydra tot skyfstraling, pluimstraling en swartgehalte? (jammer ek kan nie 'n woord bedink nie, want aanwas- en aanwas-skyf is verwarrend)


Ruimtebedryf in getalle

Die wêreldgrootte van die slimruimte-mark sal na verwagting van USD 9,4 miljard in 2020 tot USD 15,3 miljard teen 2025 groei, teen 'n saamgestelde jaarlikse groeikoers (CAGR) van 10,2% gedurende die voorspellingsperiode. Die toenemende finansiering van waagkapitaal en groeiende beleggings in slim ruimtetegnologie om die markgroei te bevorder.

Ontleders van Morgan Stanley en Goldman Sachs het voorspel dat ekonomiese bedrywighede in die ruimte in die komende dekades 'n duisend miljard mark sal word. Morgan Stanley se ruimteteam skat dat die wêreldwye ruimtebedryf van ongeveer 350 miljard dollar teen 2040 tot meer as 1 miljard dollar kan styg.

Bron: Satellite Industry Association, Morgan Stanley Research, Thomson Reuters. * 2040 skattings


Verwysings

Walsh, D., Carswell, R. F. & amp Weymann, R. J. Aard 279, 381–384 (1979).

Wambsganss, J. Lewende resensies in relatiwiteit 112 (1998) http://www.livingreviews.org/Articles/Volume1/1998-12wamb

King, L. J., Browne, I. W. A., Marlow, D. R., Patnaik, A. R. & amp Wilkinson, P. N. Ma. Nie. R. Astron. Soc. 307, 225–235 (1999).

Paczynski, B. Astrofis. J. 304, 1–5 (1986).

Wyithe, J. S. B. & amp Loeb, A. Aard 417, 923–925 (2002).

Fan, X. et al. Astron. J. 122, 2833–2849 (2001).

Rees, M. J. Annu. Ds Astron. Astrofis. 22, 471–506 (1984).

Turner, E. L. Astron. J. 101, 5–17 (1991).

Haiman, Z. & amp Loeb, A. Astrofis. J. 503, 505–517 (2001).

Madau, P., Haardt, F. & amp Rees, M. J. Astrofis. J. 514, 648–659 (1999).

Turner, E. L., Ostriker, J. P. & amp Gott, J. R. Astrofis. J. 284, 1–22 (1984).


1. Inleiding

Kwasars toon 'n ryk spektrum van emissielyne wat afkomstig is van 'n syreeks van ioniese spesies (bv. Netzer, 2013). Verskille in lynprofiele, lynverskuiwings, lynintensiteite dui op diversiteit in dinamiese toestande en ionisasievlakke van die breëlynstreek (BLR Sulentic et al. 2000). Daar is 'n algehele konsensus dat die H & # x003B2- en lae-ionisasielyne (LIL's) in die algemeen hoofsaaklik via Doppler-effek verbreed word deur gasvirale beweging uit te gee, terwyl hoë-ioniseringslyne (HIL's) meer geraak word deur nie-viriale verbreding, waarskynlik geassosieer met 'n skyfwind of klonterige uitvloei (bv. Marziani et al., 1996 Elvis, 2000 Proga et al., 2000 Richards et al., 2011, vir 'n verskeidenheid benaderings). Die relatiewe prominensie van die wind- en skyfkomponent weerspieël die verskillende balans tussen straling- en gravitasiekragte (Ferland et al., 2009 Marziani et al., 2010 Netzer en Marziani, 2010), en verander stelselmatig langs die kwasar-hoofreeks (MS) . As die hoofaandrywer van die sterre-HR-diagram as massa beskou kan word, is dit die kwasarhoofreeks die ligverhouding tot swartgat-massaverhouding wat klaarblyklik die meeste saak maak (Boroson en Green, 1992 Sulentic et al., 2000 Marziani et al., 2001 Shen en Ho, 2014 Sun en Shen, 2015 Panda et al., 2019). Daarbenewens is kwasars, anders as sterre, nie sferiese simmetrie nie, maar slegs deur aksiale simmetrie: die draai van die swart gat en die as van die aanwasskyf definieer asse van simmetrie en 'n voorkeurvlak (d.w.s. die ekwatoriale vlak van die swart gat, die binneste aanwas-vlak). Aspek word 'n belangrike parameter vir AGN. Die effek is die merkbaarste in die onderskeid tussen tipe 1 en tipe 2 (verduisterde) AGN (bv. Antonucci, 1993 Urry en Padovani, 1995), maar is ook relevant vir tipe 1 AGN (onbelemmerd), as die kijkhoek (gedefinieer as die hoek tussen die skyfas en die siglyn) kan tussen 0 en 60 grade wissel.

Marziani et al. (2001), kan ons sê dat & # x02026die waargenome korrelasie & # x02026 kan in aanmerking geneem word as dit hoofsaaklik aangedryf word deur die verhouding AGN-helderheid tot swartgatmassa (L/M & # x0221D L/LEdd, Eddington-verhouding) ingewikkeld met bronoriëntering. Verskeie onlangse besprekingsartikels het oor die kwasar-hoofreeks gehandel (bv. Sulentic et al., 2008 Sulentic en Marziani, 2015 Marziani et al., 2018b). Hier sal ons die basiese konsepte en tendense (afdeling 2) kortliks saamvat en daarna fokus op 'n bepaalde klas voorwerpe, die sterkste FeII emitters langs die ry (afdeling 3). Die basis van die skatting van die viriale helderheid word vervolgens in afdeling 4 aangebied, ook in 'n hoek-afhanklike vorm. Voorlopige resultate vir kosmologie word in afdeling 5 geïllustreer met behulp van H & # x003B2 en die AlIII& # x003BB1860 lyn om 'n wye rooiverskuiwingsdekking te bewerkstellig.


Word neutrino's beslis uitgesluit as Dark Matter?

Gewone standaardmodel neutrino's is donker materie-deeltjies, in 'n sekere sin dat hulle massa het en dat hulle net swak met al die ander omgaan.

IIRC word hulle nie as 'n bevredigende kandidaat beskou nie, omdat byna alle neutrino's in die Heelal relativisties is, terwyl ons weet dat waargenome donker materie & quotclumpy & quot is en dus uit nie-relativistiese deeltjies moet bestaan.

Waarom dink ons ​​dat neutrino's relatiwisties is? (1) alle neutrino-genererende prosesse genereer tans relativistiese neutrino's, en (2) die oorgrote meerderheid neutrino's moet oorspronklik wees, vanaf

1s na Big Bang, toe neutrino's ontkoppel het. Hulle moet die temperatuur van

0.2meV, maar met hul lae massas moet hulle selfs vandag (byna) relativistiese snelhede hê.

Argument (2) veronderstel egter dat ons niks mis nie en dat daar geen onbekende of onverwagte proses is wat neutrino's genereer nie. Laat ons ter wille van die argument aanvaar dat daar so 'n proses was, en dat daar 'n deelversameling CvB-neutrino's is wat eintlik baie kouer is as 2K.

Is hierdie moontlikheid uitgesluit?
IIRC lae-energie neutrino's het lae deursnit, en CvB neutrino's is nooit direk waargeneem nie (nie hul digtheid of hul snelheid nie). Onthou ek dit verkeerd?


'N Klein weerspieëling sal wys dat die wet van die gelykheid van die traagheids- en gravitasiemassa gelykstaande is aan die bewering dat die versnelling wat 'n gravitasieveld aan 'n liggaam verleen, onafhanklik is van die aard van die liggaam. Vir Newton se bewegingsvergelyking in 'n swaartekragveld, volledig uitgeskryf, is dit:

(Traagheidsmassa) ⋅ < displaystyle cdot> (Versnelling) = < displaystyle => (Gravitasie massa).

Die versnelling is slegs onafhanklik van die aard van die liggaam wanneer daar numeriese gelykheid bestaan ​​tussen die traagheids- en gravitasiemassa. [1] [2]

Iets soos die ekwivalensiebeginsel het in die vroeë 17de eeu ontstaan, toe Galileo eksperimenteel gesê het dat die versnelling van 'n toetsmassa as gevolg van gravitasie onafhanklik is van die hoeveelheid massa wat versnel word.

Johannes Kepler, met behulp van Galileo se ontdekkings, het kennis van die ekwivalensie-beginsel getoon deur akkuraat te beskryf wat sou gebeur as die maan in sy baan sou stop en na die aarde sou val. Dit kan afgelei word sonder om te weet of of op watter manier swaartekrag met afstand afneem, maar vereis dat die ekwivalensie tussen swaartekrag en traagheid aanvaar word.

As twee klippe in enige wêrelddeel naby mekaar geplaas word, en buite die invloedsfeer van 'n derde verwante liggaam, sal hierdie klippe, soos twee magnetiese naalde, in die tussenpunt bymekaarkom, en elkeen kom 'n spasie na mekaar toe eweredig aan die vergelykende massa van die ander. As die maan en die aarde nie deur hul dierekrag of 'n ander ekwivalent in hul wentelbane gehou word nie, sal die aarde met 'n vier-en-vyftigste deel van hul afstand na die maan toe klim en die maan deur die ander drie-en-vyftig na die aarde val. dele, en hulle sou daar ontmoet, met die veronderstelling dat die stof van albei dieselfde digtheid het.

Newton se gravitasieteorie het die idees van Galileo en Kepler vereenvoudig en geformaliseer deur Kepler se "dierekrag of 'n ander ekwivalent" buite swaartekrag en traagheid te herken, en het uit Kepler se planetêre wette afgelei hoe swaartekrag met afstand verminder.

Die gelykwaardigheidsbeginsel is in 1907 behoorlik deur Albert Einstein ingestel, toe hy opmerk dat die versnelling van liggame na die middelpunt van die aarde teen 'n snelheid van 1g (g = 9,81 m / s 2 is 'n standaardverwysing van gravitasieversnelling op die aardoppervlak) is gelykstaande aan die versnelling van 'n traagheidsbewegende liggaam wat op 'n vuurpyl in die vrye ruimte waargeneem sal word, met 'n snelheid van 1g. Einstein het dit so gestel:

ons. aanvaar die volledige fisiese ekwivalensie van 'n gravitasieveld en 'n ooreenstemmende versnelling van die verwysingstelsel.

Dit wil sê, om op die aardoppervlak te wees, is gelykstaande aan 'n ruimteskip (ver van enige swaartekragbronne) wat deur sy enjins versnel word. Die rigting of vektor van die versnellingsekwivalensie op die oppervlak van die aarde is "op" of direk teenoor die middelpunt van die planeet, terwyl die versnellingsvektor in 'n ruimteskip direk teenoorgestelde is van die massa wat deur sy drywers aangedryf word. Uit hierdie beginsel het Einstein afgelei dat vryval traagheidsbeweging is. Voorwerpe in vrye val ervaar nie dat hulle afwaarts versnel word nie (bv. Na die aarde of ander massiewe liggaam), maar eerder gewigloosheid en geen versnelling nie. Volg Newton se eerste wet in 'n traagheidsraamwerk van verwysingsliggame (en fotone, of lig), en beweeg teen konstante snelheid in reguit lyne. Analoog, in 'n geboë ruimtetyd, is die wêreldlyn van 'n traagheidspartikel of ligpuls so reguit moontlik (in die ruimte en tyd). [4] So 'n wêreldlyn word 'n geodetika genoem en vanuit die oogpunt van die traagheidsraamwerk 'n reguit lyn. Dit is die rede waarom 'n versnellingsmeter in vrye val geen versnelling registreer nie; daar is geen tussen die interne toetsmassa en die versnellingsmeter se liggaam nie.

As voorbeeld: 'n traagheidsliggaam wat deur 'n geodetika deur die ruimte beweeg, kan in 'n baan om 'n groot swaartekragmassa vasgevang word sonder om ooit versnelling te ervaar. Dit is moontlik omdat ruimtetyd radikaal gebuig is in die nabyheid van 'n groot swaartekragmassa. In so 'n situasie buig die geodetiese lyne na binne om die middelpunt van die massa en sal 'n vryswewende (gewiglose) traagheidsliggaam eenvoudig die geboë geodesika in 'n elliptiese baan volg. 'N Versnellingsmeter aan boord sal nooit enige versnelling opneem nie.

Daarteenoor word in die Newtonse meganika aanvaar dat swaartekrag 'n krag is. Hierdie krag trek voorwerpe met massa na die middelpunt van enige massiewe liggaam. Op die aardoppervlak word die swaartekrag teëgewerk deur die meganiese (fisiese) weerstand van die aardoppervlak. In die Newtonse fisika is 'n persoon op die oppervlak van 'n (nie-draaiende) massiewe voorwerp dus in 'n traagheidsraamwerk. Hierdie oorwegings dui op die volgende uitvloeisel van die ekwivalensiebeginsel, wat Einstein presies in 1911 geformuleer het:

Wanneer 'n waarnemer die plaaslike teenwoordigheid opspoor van 'n krag wat op alle voorwerpe inwerk in direkte verhouding tot die traagheidsmassa van elke voorwerp, is die waarnemer in 'n versnelde verwysingsraamwerk.

Einstein het ook verwys na twee verwysingsraamwerke, K en K '. K is 'n eenvormige gravitasieveld, terwyl K 'geen gravitasieveld het nie, maar is uniform versnel sodat voorwerpe in die twee rame identiese kragte ervaar:

Ons kom tot 'n baie bevredigende interpretasie van hierdie wet van ervaring, as ons aanvaar dat die stelsels K en K 'fisies presies ekwivalent is, dit wil sê as ons aanvaar dat ons die stelsel K net so in 'n ruimtevrye kan beskou vanaf gravitasievelde, as ons K dan as eenvormig versnelde beskou. Hierdie aanname van presiese fisiese ekwivalensie maak dit onmoontlik vir ons om van die absolute versnelling van die verwysingstelsel te praat, net soos die gewone relatiwiteitsteorie ons verbied om te praat van die absolute snelheid van 'n stelsel en dit die gelyke val van alle liggame maak. in 'n swaartekragveld lyk dit vanselfsprekend.

Hierdie waarneming was die begin van 'n proses wat uitgeloop het op algemene relatiwiteit. Einstein het voorgestel dat dit verhef moet word tot die status van 'n algemene beginsel, wat hy die 'gelykheidsbeginsel' genoem het toe hy sy relatiwiteitsteorie opgestel het:

Solank ons ​​onsself beperk tot suiwer meganiese prosesse op die terrein waar Newton se meganika swaai, is ons seker van die ekwivalensie van die stelsels K en K '. Maar hierdie siening van ons het geen dieper betekenis nie, tensy die stelsels K en K 'gelykstaande is aan alle fisiese prosesse, dit wil sê, tensy die natuurwette ten opsigte van K heeltemal ooreenstem met dié ten opsigte van K'. . Deur aan te neem dat dit so is, kom ons tot 'n beginsel wat, as dit waar is, 'n groot heuristiese belang het. Want deur teoretiese oorweging van prosesse wat relatief tot 'n verwysingstelsel met eenvormige versnelling plaasvind, verkry ons inligting oor die loopbaan van prosesse in 'n homogene gravitasieveld.

Einstein het die ekwivalensiebeginsel met spesiale relatiwiteit gekombineer (gepostuleer) om te voorspel dat horlosies teen verskillende snelhede in 'n swaartekragpotensiaal loop, en ligstrale buig in 'n swaartekragveld, nog voordat hy die konsep van geboë ruimtetyd ontwikkel het.

Die oorspronklike ekwivalensiebeginsel, soos beskryf deur Einstein, het dus tot die gevolgtrekking gekom dat vryval en traagheidsbeweging fisies ekwivalent is. Hierdie vorm van die ekwivalensiebeginsel kan soos volg gestel word. 'N Waarnemer in 'n kamer sonder venster kan nie onderskei tussen om op die oppervlak van die aarde te wees en om in 'n ruimteskip in die diep ruimte te wees wat 1g versnel nie. Dit is nie streng waar nie, omdat massiewe liggame aanleiding gee tot gety-effekte (veroorsaak deur variasies in die sterkte en rigting van die swaartekragveld) wat afwesig is van 'n vinnige ruimteskip in die diep ruimte. Die vertrek moet dus klein genoeg wees om gety-effekte te verwaarloos.

Alhoewel die ekwivalensiebeginsel die ontwikkeling van algemene relatiwiteit gelei het, is dit nie 'n grondbeginsel van relatiwiteit nie, maar eerder 'n eenvoudige gevolg van die meetkundig aard van die teorie. In die algemene relatiwiteit volg voorwerpe in vrye val geodesika van ruimtetyd, en wat ons as die swaartekrag beskou, is eerder 'n gevolg van die feit dat ons nie die geodesika van ruimtetyd kan volg nie, omdat die meganiese weerstand van die aarde se materie of oppervlak ons ​​verhinder om maak so.

Aangesien Einstein algemene relatiwiteit ontwikkel het, was daar 'n behoefte om 'n raamwerk te ontwikkel om die teorie te toets aan ander moontlike teorieë oor gravitasie wat verenigbaar is met spesiale relatiwiteit. Dit is ontwikkel deur Robert Dicke as deel van sy program om algemene relatiwiteit te toets. Twee nuwe beginsels is voorgestel, die sogenaamde Einstein-ekwivalensie-beginsel en die sterk ekwivalensie-beginsel, wat elkeen die swak ekwivalensie-beginsel as uitgangspunt aanvaar. Dit verskil slegs in die toepassing van gravitasie-eksperimente.

Nog 'n verduideliking wat nodig is, is dat die ekwivalensiebeginsel 'n konstante versnelling van 1g veronderstel sonder om die meganika van die opwekking van 1g in ag te neem. As ons wel die meganika daarvan in ag neem, moet ons aanneem dat die bogenoemde vensterlose kamer 'n vaste massa het. As dit met 1g versnel word, word daar 'n konstante krag toegepas, wat = m * g waar m die massa van die vensterlose kamer is, tesame met die inhoud daarvan (insluitend die waarnemer). As die waarnemer nou binne-in die kamer spring, sal 'n voorwerp wat vrylik op die vloer lê, gewig afneem omdat die versnelling kortstondig sal afneem omdat die waarnemer teen die vloer terugdruk om te spring. Die voorwerp sal dan gewig optel terwyl die waarnemer in die lug is en die gevolglike verminderde massa van die vensterlose kamer groter versnelling moontlik maak. Dit sal weer gewig verloor as die waarnemer weer land en teen die vloer druk en dan sal dit uiteindelik terugkeer na sy aanvanklike gewig. daarna. Om al hierdie effekte gelyk te maak aan die wat ons sou meet op 'n planeet wat 1g produseer, moet die vensterlose kamer aanvaar word dat dit dieselfde massa het as die planeet. Daarbenewens mag die vensterlose kamer nie sy eie swaartekrag veroorsaak nie, anders verander die scenario nog verder. Dit is duidelik tegnies, maar prakties, as ons wil hê dat die eksperiment min of meer presies die ekwivalensie van 1g swaartekrag en 1g versnelling moet demonstreer.

Drie vorms van die ekwivalensiebeginsel word tans gebruik: swak (Galileaans), Einsteiniaans en sterk.

Die swak ekwivalensie-beginsel Edit

Die swak ekwivalensiebeginsel, ook bekend as die universaliteit van vrye val of die Galileese ekwivalensiebeginsel kan op baie maniere gestel word. Die sterk EP, 'n veralgemening van die swak EP, bevat astronomiese liggame met swaartekrag-selfbindende energie [5] (bv. 1.74 sonmassapulsar PSR J1903 + 0327, waarvan die afgeskeide massa 15,3% afwesig is as gravitasie-bindingsenergie [6 ] [ mislukte verifikasie ]). In plaas daarvan neem die swak EP aan dat valliggame slegs deur nie-swaartekragte (bv. 'N klip) gebind word. Hoe dit ook al sy:

Die baan van 'n puntmassa in 'n gravitasieveld hang slegs af van die oorspronklike posisie en snelheid daarvan, en is onafhanklik van die samestelling en struktuur. Alle toetsdeeltjies op dieselfde tydstippunt, in 'n gegewe gravitasieveld, sal dieselfde versnelling ondergaan, onafhanklik van hul eienskappe, insluitend hul rusmassa. [7] Alle plaaslike sentrums van massa vrye val (in vakuum) langs identiese (parallel verplaasde, dieselfde snelheid) minimum aksietrajekte onafhanklik van alle waarneembare eienskappe. Die vakuum-wêreldlyn van 'n liggaam wat in 'n gravitasieveld gedompel is, is onafhanklik van alle waarneembare eienskappe. Die plaaslike effekte van beweging in 'n geboë ruimtetyd (gravitasie) word sonder uitsondering onderskei van dié van 'n versnelde waarnemer in plat ruimtetyd. Massa (gemeet met 'n balans) en gewig (gemeet met 'n skaal) is plaaslik in dieselfde verhouding vir alle liggame (die beginblad tot Newton se Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica, 1687).

Ligging elimineer meetbare getykragte wat afkomstig is van 'n radiale uiteenlopende gravitasieveld (bv. die Aarde) op fisiese liggame van 'n eindige grootte. Die 'dalende' ekwivalensiebeginsel omhels Galileo, Newton en Einstein se konseptualisering. Die ekwivalensiebeginsel ontken nie die bestaan ​​van meetbare effekte wat a veroorsaak word nie draai swaartekragmassa (raamsleep), of hou die afmetings van ligafbuiging en swaartekragvertraging deur nie-plaaslike waarnemers aan.

Aktiewe, passiewe en traagheidsmassas Redigeer

Per definisie van aktiewe en passiewe swaartekragmassa, is die krag op M 1 < displaystyle M_ <1>> as gevolg van die gravitasieveld van M 0 < displaystyle M_ <0>>:

Net so die krag op 'n tweede voorwerp van arbitrêre massa2 as gevolg van die swaartekragveld van massa0 is:

Per definisie van traagheidsmassa:

Met ander woorde, passiewe swaartekragmassa moet eweredig wees aan traagheidsmassa vir alle voorwerpe.

moet gelyk en teenoorgesteld wees aan

Met ander woorde, passiewe gravitasiemassa moet eweredig wees aan aktiewe gravitasiemassa vir alle voorwerpe.

Toetse van die swak ekwivalensie-beginsel

Toetse van die swak ekwivalensiebeginsel is dié wat die ekwivalensie van swaartekragmassa en traagheidsmassa verifieer. 'N Voor die hand liggende toets is om verskillende voorwerpe te laat val, ideaal in 'n vakuumomgewing, byvoorbeeld in die Fallturm Bremen-dalingstoring.

Jaar Ondersoeker Sensitiwiteit Metode
500? Philoponus [14] "klein" Val toring
1585 Stevin [15] 5×10 −2 Val toring
1590? Galileo [16] 2×10 −2 Slinger, val toring
1686 Newton [17] 10 −3 Slinger
1832 Bessel [18] 2×10 −5 Slinger
1908 (1922) Eötvös [19] 2×10 −9 Torsie balans
1910 Suidlanders [20] 5×10 −6 Slinger
1918 Zeeman [21] 3×10 −8 Torsie balans
1923 Potter [22] 3×10 −6 Slinger
1935 Renner [23] 2×10 −9 Torsie balans
1964 Dicke, Roll, Krotkov [10] 3x10 −11 Torsie balans
1972 Braginsky, Panov [24] 10 −12 Torsie balans
1976 Shapiro, et al. [25] 10 −12 Maanlaser wat wissel
1981 Keizer, Faller [26] 4×10 −11 Vloeistof ondersteuning
1987 Niebauer, et al. [27] 10 −10 Val toring
1989 Stubbs, et al. [28] 10 −11 Torsie balans
1990 Adelberger, Eric G. et al. [29] 10 −12 Torsie balans
1999 Baessler, et al. [30] [31] 5x10 −14 Torsie balans
2017 MIKROSKOOP [32] 10 −15 Aarde wentelbaan

Daar word steeds eksperimente aan die Universiteit van Washington gedoen wat die differensiële versnelling van voorwerpe na die aarde, die son en die donker materie in die galaktiese middelpunt beperk het. Toekomstige satellieteksperimente [33] - STEP (Satellite Test of the Equivalence Principle), en Galileo Galilei - sal die swak ekwivalensie-beginsel in die ruimte, met baie hoër akkuraatheid, toets.

Met die eerste suksesvolle vervaardiging van antimaterie, in die besonder anti-waterstof, is 'n nuwe benadering voorgestel om die beginsel van swak ekwivalensie te toets. Eksperimente om die swaartekraggedrag van materie en antimaterie te vergelyk, word tans ontwikkel. [34]

Voorstelle wat kan lei tot 'n kwantum-teorie van swaartekrag, soos snaarteorie en lus-kwantum-swaartekrag, voorspel oortredings van die swak ekwivalensie-beginsel omdat dit baie ligte skalaarvelde met lang Compton-golflengtes bevat, wat vyfde kragte en variasie van die fundamentele konstantes moet genereer. Heuristiese argumente dui daarop dat die omvang van hierdie ekwivalensie-beginseloortredings binne die 10-13 tot 10-18-reeks kan wees. [35] Tans word tans die toetse van die beginsel van swak ekwivalensie nader aan 'n mate van sensitiwiteit sodat nie-ontdekking van 'n oortreding sou net so 'n diepgaande gevolg wees as om 'n oortreding te ontdek. Die nie-ontdekking van die skending van ekwivalensiebeginsels in hierdie reeks, dui daarop dat swaartekrag so fundamenteel verskil van ander kragte dat dit 'n groot herevaluering van die huidige pogings om swaartekrag met die ander natuurkragte te vereenselwig. 'N Positiewe opsporing, daarenteen, sal 'n belangrike riglyn vir eenwording bied. [35]

Die Einstein-ekwivalensiebeginsel Edit

Wat nou die "Einstein-ekwivalensiebeginsel" genoem word, stel dat die swak ekwivalensie-beginsel geld, en dat: [36]

Die uitkoms van enige plaaslike nie-gravitasie-eksperiment in 'n laboratorium wat vrylik val, is onafhanklik van die snelheid van die laboratorium en die ligging daarvan in ruimtetyd.

Hier het 'lokaal' 'n baie spesiale betekenis: die eksperiment moet nie net buite die laboratorium kyk nie, maar dit moet ook klein wees in vergelyking met variasies in die swaartekragveld, getykragte, sodat die hele laboratorium vrylik val. Dit impliseer ook die afwesigheid van interaksies met 'eksterne' velde anders as die gravitasieveld. [ aanhaling nodig ]

Die relatiwiteitsbeginsel impliseer dat die uitkoms van plaaslike eksperimente onafhanklik moet wees van die snelheid van die apparaat, dus die belangrikste gevolg van hierdie beginsel is die kopernikaanse idee dat dimensielose fisiese waardes soos die fyn-struktuur konstante en elektron-tot-proton massaverhouding mag nie afhang van waar ons dit in die ruimte of tyd meet nie. Baie fisici glo dat enige Lorentz-onveranderlike teorie wat aan die swak ekwivalensie-beginsel voldoen, ook aan die Einstein-ekwivalensie-beginsel voldoen.

Schiff se vermoede stel voor dat die swak ekwivalensie-beginsel die Einstein-ekwivalensie-beginsel impliseer, maar dit is nie bewys nie. Desondanks word die twee beginsels met verskillende soorte eksperimente getoets. Die Einstein-ekwivalensiebeginsel is gekritiseer as onakkuraat, omdat daar geen universeel aanvaarde manier is om gravitasie van nie-gravitasie-eksperimente te onderskei nie (sien byvoorbeeld Hadley [37] en Durand [38]).

Toetse van die Einstein-ekwivalensiebeginsel

Benewens die toetse van die swak ekwivalensiebeginsel, kan die Einstein-ekwivalensiebeginsel getoets word deur te soek na variasie van dimensielose konstantes en massaverhoudings. Die huidige beste perke vir die variasie van die fundamentele konstantes is hoofsaaklik gestel deur die natuurlike Oklo-natuurlike kernsplitsingsreaktor te bestudeer, waar ongeveer twee miljard jaar gelede getoon is dat kernreaksies soortgelyk aan dié wat ons vandag waarneem ondergronds plaasgevind het. Hierdie reaksies is uiters sensitief vir die waardes van die fundamentele konstantes.

Konstante Jaar Metode Beperk die fraksionele verandering
protongiromagnetiese faktor 1976 astrofisiese 10 −1
swak interaksiekonstante 1976 Oklo 10 −2
fyn struktuur konstant 1976 Oklo 10 −7
elektron-proton massa verhouding 2002 kwasars 10 −4

Daar was 'n aantal kontroversiële pogings om die variasie van die sterk interaksiekonstante te beperk. Daar is verskeie voorstelle gemaak dat "konstantes" wel op kosmologiese skale verskil. Die bekendste is die gerapporteerde opsporing van variasie (op die 10 - 5 vlak) van die fyn struktuurkonstante uit metings van verre kwasars, sien Webb et al. [39] Ander navorsers [ wie? ] betwis hierdie bevindings. Ander toetse van die Einstein-ekwivalensiebeginsel is gravitasie-rooiverskuiwingseksperimente, soos die Pound-Rebka-eksperiment wat die posisie-onafhanklikheid van eksperimente toets.

Die sterk ekwivalensie beginsel Edit

Die sterk ekwivalensie-beginsel dui daarop dat gravitasiewette onafhanklik is van snelheid en plek. In die besonder,

Die swaartekragbeweging van 'n klein toetsliggaam hang slegs af van die oorspronklike posisie in ruimtetyd en snelheid, en nie van die samestelling daarvan nie.

Die uitkoms van enige plaaslike eksperiment (swaartekrag al dan nie) in 'n laboratorium wat vrylik val, is onafhanklik van die snelheid van die laboratorium en die ligging daarvan in ruimtetyd.

Die eerste deel is 'n weergawe van die swak ekwivalensie-beginsel wat van toepassing is op voorwerpe wat 'n swaartekrag op hulself uitoefen, soos sterre, planete, swart gate of Cavendish-eksperimente. Die tweede deel is die Einstein-ekwivalensiebeginsel (met dieselfde definisie van "lokaal"), wat hersit is om gravitasie-eksperimente en selfgraviterende liggame toe te laat. Die voorwerp of laboratorium wat vry val, moet egter steeds klein wees, sodat die getykragte verwaarloos kan word (dus 'n plaaslike eksperiment).

Dit is die enigste vorm van die ekwivalensiebeginsel wat van toepassing is op selfgraviterende voorwerpe (soos sterre), wat aansienlike interne gravitasie-interaksies het. Dit vereis dat die gravitasiekonstante oral in die heelal dieselfde moet wees en onverenigbaar is met 'n vyfde krag. Dit is baie beperkender as die Einstein-ekwivalensie-beginsel.

Die sterk ekwivalensiebeginsel dui daarop dat swaartekrag van nature heeltemal meetkundig is (dit wil sê, die metriek alleen bepaal die effek van swaartekrag) en het geen ekstra velde daaraan verbonde nie. As 'n waarnemer 'n vlek van die ruimte meet om plat te wees, dui die sterk ekwivalensie-beginsel daarop dat dit absoluut gelykstaande is aan enige ander vlek plat ruimte elders in die heelal. Einstein se algemene relatiwiteitsteorie (insluitend die kosmologiese konstante) word beskou as die enigste teorie van swaartekrag wat voldoen aan die sterk ekwivalensiebeginsel. 'N Aantal alternatiewe teorieë, soos die Brans – Dicke-teorie, voldoen slegs aan die Einstein-ekwivalensiebeginsel.

Toetse van die sterk ekwivalensie-beginsel Edit

Die sterk ekwivalensiebeginsel kan getoets word deur na 'n variasie van Newton se gravitasiekonstante te soek G oor die lewe van die heelal, of ekwivalent, variasie in die massas van die fundamentele deeltjies. 'N Aantal onafhanklike beperkings van wentelbane in die sonnestelsel en studies van die oerknal-nukleosintese het getoon dat G kan nie meer as 10% gewissel het nie.

Die sterk ekwivalensiebeginsel kan dus getoets word deur na vyfde kragte te soek (afwykings van die gravitasiekragwet wat deur algemene relatiwiteit voorspel word). Hierdie eksperimente is gewoonlik op soek na mislukkings van die inverse-kwadraatwet (spesifiek die Yukawa-kragte of mislukkings van die stelling van Birkhoff) in die laboratorium. Die akkuraatste toetse oor kort afstande is deur die Eöt – Wash-groep uitgevoer. 'N Toekomstige satelliet-eksperiment, SEE (Satellite Energy Exchange), sal na vyfde magte in die ruimte soek en die oortredings van die sterk ekwivalensie-beginsel verder kan beperk. Ander grense, wat op soek is na kragte met 'n lang afstand, is geplaas deur te soek na die Nordtvedt-effek, 'n "polarisasie" van sonnestelselbane wat veroorsaak sou word deur swaartekrag-selfenergie wat teen 'n ander tempo versnel as normale materie. Hierdie effek is sensitief getoets deur die Lunar Laser Ranging Experiment. Ander toetse sluit in die bestudering van die afbuiging van straling van verre radiobronne deur die son, wat akkuraat gemeet kan word deur 'n baie lang basisinterferometrie. Nog 'n sensitiewe toets kom uit metings van die frekwensieverskuiwing van seine na en van die Cassini-ruimtetuig. Hierdie metings het die Brans – Dicke-teorie en ander alternatiewe teorieë oor swaartekrag streng beperk.

In 2014 ontdek sterrekundiges 'n sterre driedubbele stelsel met 'n millisekonde pulsar PSR J0337 + 1715 en twee wit dwerge wat dit wentel. Die stelsel het hulle die kans gegee om die sterk ekwivalensie-beginsel in 'n sterk gravitasieveld met 'n hoë akkuraatheid te toets. [40] [41] [42] [43]

In 2020 het 'n groep sterrekundiges wat die data van die Spitzer Fotometrie en Akkurate Rotasiekurwes (SPARC) -monster ontleed, tesame met ramings van die grootskaalse eksterne swaartekragveld uit 'n alledaagse sterrestelselkatalogus, tot die gevolgtrekking gekom dat daar baie statisties beduidende bewyse van oortredings was van die sterk ekwivalensie-beginsel in swak gravitasievelde in die omgewing van rotasie-ondersteunde sterrestelsels. [44] Hulle het 'n effek waargeneem wat ooreenstem met die eksterne veldeffek van Modified Newtonian dynamics (MOND), 'n hipotese wat 'n gewysigde gravitasieteorie voorstel buite die algemene relatiwiteit, en strydig is met getyeffekte in die Lambda-CDM-modelparadigma, algemeen bekend as die Standaard model van kosmologie.

Een uitdaging aan die ekwivalensiebeginsel is die Brans – Dicke-teorie. Selfskeppende kosmologie is 'n wysiging van die Brans – Dicke teorie.

In Augustus 2010 het navorsers van die Universiteit van Nieu-Suid-Wallis, die Swinburne Universiteit vir Tegnologie en die Universiteit van Cambridge 'n artikel gepubliseer met die titel 'Bewyse van ruimtelike variasie van die fyn struktuurkonstante', waarvan die voorlopige gevolgtrekking is dat 'die resultate kwalitatief [die] dui op 'n skending van die Einstein-ekwivalensiebeginsel, en kan 'n baie groot of oneindige heelal aflei, waarbinne ons 'plaaslike' Hubble-volume 'n klein fraksie verteenwoordig. ' [45]

Die Nederlandse fisikus en snaarteoretikus Erik Verlinde het 'n selfstandige, logiese afleiding van die ekwivalensiebeginsel gegenereer op grond van die beginaanname van 'n holografiese heelal. Gegewe hierdie situasie sou swaartekrag nie 'n ware fundamentele krag wees soos tans gedink word nie, maar eerder 'n 'opkomende eienskap' wat verband hou met entropie. Verlinde se entropiese swaartekragteorie lei blykbaar natuurlik tot die korrekte waargenome sterkte van donker energie. Mense noem die kosmoloog Michael Turner (wat erken word dat hy die term "donker energie" geskep het) as 'die' donker energie 'genoem. grootste verleentheid in die geskiedenis van die teoretiese fisika ". [46] Hierdie idees is nog lank nie besleg nie en nog steeds baie omstrede.


Oplossings in Baryoniese Fisika?

When the cusp-core problem was first identified, the conventional lore was that including baryonic physics would only exacerbate the problem by adiabatically contracting the dark matter density distribution (6, 40). Navarro et al. (41) proposed a scenario, which seemed extreme at the time, for producing a cored dark matter distribution: Dissipative baryons draw in the dark matter orbits adiabatically by slowly deepening the gravitational potential and then release them suddenly when the supernova feedback of a vigorous starburst blows out a substantial fraction of the baryonic material, leaving the dark matter halo less concentrated than the one that would have formed in the absence of baryons. Since then, hydrodynamic simulations have greatly improved in numerical resolution and in the sophistication with which they model star formation and supernova feedback. With the combination of a high gas density threshold for star formation and efficient feedback, simulations successfully reproduce the observed stellar and cold gas fractions of field galaxies. The ejection of low angular momentum gas by feedback plays a critical role in suppressing the formation of stellar bulges in dwarf galaxies (42), another long-standing problem in early simulations of galaxy formation. The episodic gas outflows also produce rapid fluctuations of the gravitational potential, in contrast to the steady growth assumed in adiabatic contraction models.

Fig. 3, based on work by Governato et al. (43), illustrates the impact of this episodic feedback on the dark matter density profile. In Fig. 3 (Left), the black dotted-dashed curve shows the final halo profile of an N-body simulation run with gravity and dissipationless matter only. Other curves show the evolution of the dark matter density profile in a hydrodynamic simulation with star formation and feedback, from the same initial conditions. Over time, the central dark matter density drops and the cuspy profile is transformed to one with a nearly constant density core (Fig. 3, Left, black solid curve). Pontzen and Governato (44) present an analytical model that accurately describes this transformation (and its dependence on simulation assumptions) essentially, the rapid fluctuations in the central potential pump energy into the dark matter particle orbits, so that they no longer penetrate to the center of the halo. The simulations of Governato et al. (43) use smoothed particle hydrodynamics, and the same flattening of dark matter cusps is found in adaptive mesh refinement simulations that have similarly episodic supernova feedback (45).

Baryonic effects on CDM halo profiles in cosmological simulations. (Left) Black dotted-dashed curve shows the cuspy dark matter density profile resulting from a collisionless N-body simulation. Other curves show the evolution of the dark matter profile in a simulation from the same initial conditions, which include gas dynamics, star formation, and efficient feedback. By z = 0 (black solid curve), the perturbations from the fluctuating baryonic potential have flattened the inner profile to a nearly constant density core. (Right) Logarithmic slope of the dark matter profile α measured at 0.5 kpc, as a function of galaxy stellar mass. Crosses show results from multiple hydrodynamic simulations. Squares show measurements from rotation curves of galaxies observed by The HI Nearby Galaxy Survey (THINGS). The black curve shows the expectation for pure dark matter simulations, computed from NFW profiles with the appropriate concentration. For M ∗ > 10 7 M ⊙ , baryonic effects reduce the halo profile slopes to agree with observations. Both panels reprinted from ref. 43.

Fig. 3 (Right) compares the density profile slopes of simulated galaxies with observational estimates from 21-cm measurements of nearby galaxies (46) with predictions for an NFW dark matter halo. The reduced central density slopes agree well with observations for galaxies with a stellar mass of M ∗ > 10 7 M ⊙ . Strong gas outflows are observed in a wide variety of galaxies, including the likely progenitors of M ∗ ∼ 10 8 − 10 9 M ⊙ dwarfs observed at z ∼ 2 (47). However, for galaxies with M ∗ below ∼ 10 7 M ⊙ , analytical models suggest that with so few stars, there is not enough energy in supernovae alone to create dark matter cores of ∼ 1 kpc (48). More generally, Garrison-Kimmel et al. (49) used idealized, high-resolution simulations to model potential fluctuations of the type expected in episodic feedback models and concluded that the energy required for solving the too big to fail problem exceeds that available from supernovae in galaxies with stellar masses below ∼ 10 7 M ⊙ . The low-mass galaxies in Fig. 3 (from ref. 43) are consistent with this expectation, with density profile slopes that are negligibly affected by feedback at the 0.5-kpc scale. On the other hand, high-resolution simulations of luminous satellites in the halo of Milky Way-like hosts do show reduced central dark matter densities from a combination of early feedback effects with ram pressure stripping and tidal heating by the host halo and disk, processes that can extract energy from the host galaxy’s gravitational potential (50 ⇓ –52). Alternatively, Kuhlen et al. (53) argue that the regulation of star formation by molecular hydrogen cooling may make the stellar content of galaxies highly stochastic at a halo mass as high as 10 10 M ⊙ (also ref. 54), so that even the Milky Way’s most massive subhalos are not too big to fail. Ram pressure in the galactic halo could then remove the gas from the dark subhalos.

These arguments point to isolated, low-mass galaxies with M ∗ ∼ 10 6 − 10 7 M ⊙ as ideal laboratories for testing the predictions of CDM-based models. Dwarfs that are far separated from a giant galaxy must rely on their own (modest) supernova reservoirs for energy injection. Ferrero et al. (55) have studied a population of ∼ 10 6 − 10 7 M ⊙ field galaxies and argue that the central density problem persists even for relatively isolated dwarfs of this size. If this result holds up in further investigations, it will become a particularly serious challenge to CDM.


Title: A New Method to Measure the Post-reionization Ionizing Background from the Joint Distribution of Ly α and Ly β Forest Transmission

The amplitude of the ionizing background that pervades the intergalactic medium (IGM) at the end of the epoch of reionization provides a valuable constraint on the emissivity of the sources that reionized the universe. While measurements of the ionizing background at lower redshifts rely on a simulation-calibrated mapping between the photoionization rate and the mean transmission of the Lyα forest, at z ≳ 6 the IGM becomes increasingly opaque and transmission arises solely in narrow spikes separated by saturated Gunn–Peterson troughs. In this regime, the traditional approach of measuring the average transmission over large

50 Mpc/h regions is less sensitive and suboptimal. In addition, the five times smaller oscillator strength of the Lyβ transition implies that the Lyβ forest is considerably more transparent at z ≳ 6, even in the presence of contamination by foreground z

5 Lyα forest absorption. We present a novel statistical approach to analyze the joint distribution of transmission spikes in the cospatial z

6 Lyα and Lyβ forests. Our method relies on approximate Bayesian computation (ABC), which circumvents the necessity of computing the intractable likelihood function describing the highly correlated Lyα and Lyβ transmission. We apply ABC to mock data generated from amore » large-volume hydrodynamical simulation combined with a state-of-the-art model of ionizing background fluctuations in the post-reionization IGM and show that it is sensitive to higher IGM neutral hydrogen fractions than previous techniques. As a proof of concept, we apply this methodology to a real spectrum of a z = 6.54 quasar and measure the ionizing background from 5.4 ≤ z ≤ 6.4 along this sightline with


THE LAWS OF PHYSICS

Special relativity is based on the invariance of the laws of physics upon the choice of inertial reference frame and the empirical fact that the speed of light in vacuum is the same for all inertial observers.

Notice the prominence of the observer in these two postulates. Implicit in the laws are the way in which they are tested, with clocks and rulers to measure events. This is similar to the correspondence between observables and hermitian operators in quantum mechanics which is the only measurement that has a physical reality in any experiment.

The laws of physics are the same everywhere, therefore phenomena observed in the laboratory could also occur eleswhere in the galaxy. This is the power behind the symmetry in the laws of physics, it's laws are independent of location and of time. i.e. effects observed across the galaxy obey the same laws. It is rather a remarkable property of the universe that we can probe so far away and so far back in time and still be able to use table-top science as a useful tool in decoding raw astronomical observations.

Given that the interplay between experimental labs and observational astrophysics has proved so fruitful in the past why now ignore this growing knowledge base of empirical observations made in thousands of laboratories around the world ?

This heavy empirical emphasis on experimental verification of phenomena has often been overlooked cosmologist.

Consider in particular the laser It has revitalized the field of optics, revolutionized communications, medicine and industry, you probably have one of these little marvels of modern technology a few inches away in your CD-ROM drive or laser printer. You may have noticed the red laser light in supermarket bar-code readers or used as pen-sized pointers at seminars.

Considering it's prevalence in the field of physics why has it been overlooked by astronomers when it comes to explaining quasar emission lines? Perhaps it was because the field of lasers was too immature at the time Schmidt (1963) made his fateful assumption that the emission lines were redshhifted ? He may not have been aware of amplified spontaneous emission laser action in rapidly cooled recombining plasmas. This may have been excusable at the time, but not today where the field has matured and the phenomena of laser action in recombining plasmas is heavily investigated.

Some have claimed that even though laser action occurs on earth, it doesn't necessarily imply that it occurs in stars, however they fail to give any justification of this statement. This belief almost amounts to saying that 'the laws of physics are different in outer space', it is a 'privileged' environment not subject to laboratory verification. This attitude conflicts with the fundamental symmetry of the laws of physics with respect to translation in time and space. It seems to stem from an elitist attitude which unfortunately pervades fields in which are readily amenable to observational confirmation such as astronomy. i.e. 'It's just the way things are so accept it. ' seems to be the prime directive in cosmological quasar theories.


Astronomy 115 Final Study Guide

25,000 LY beyond the stars that make the pattern of the constellation Sagittarius. The Very Large Array (VLA) radio telescope system in New Mexico has resolved this strong radio sources into components as small as 3 AU across. The part known as "Sagittarius A*" lies at the center of the Galaxy and is believed to contain a supermassive black hole. The diameter of the event horizon of a black hole with 4 million solar masses would be

230 km/sec (toward Cygnus). The Sun's galactic orbit has a circumference of 2πr=2π (26,000 LY). To travel this distance at 230 km/sec requires

23% of the universe. Normal matter is only

8 minutes ago. We see M31 not as it is now, but as it was

2.5 million years ago. We see a galaxy with a redshift of 0.05 not as it is now, but as it was

28 billion LY apart, but are observed to have very similar properties. They must have formed close together and came to have similar properties. Then sudden drastic expansion (inflation) of space occurred briefly, separating them tremendously and then normal expansion resumes. The inflation are allowed space to balloon by a factor of

13.8 billion years ago, so light from stars, maybe

1million
In this case, the typical separation between civilizations would be

47,000 mph). This speed was achieved that the launch of the New Horizon probe to Pluto. It would take

80,000 years to get to Alpha Centauri at our best possible current speed of light. According to the special relativity theory, no object with mass can achieve the speed of light. There is no objection, however, to get closer and closer to the speed of light by expanding more and more energy. Assuming that we could somehow accomplish relativistic travel, we would find a very strange result. If travelers left Earth at 99.5% the speed of light to Alpha Centauri (round distance

8 LY), they would experience 8/10 year or

11 months. They would return on Earth

8 years after departure. This is because the moving clock runs slow at this speed by a factor of


Watch the video: Learn how to type an equation in Microsoft Word (November 2022).