Расчет величины ускорения расширяющейся Вселенной
Настоящим расчетом предполагалось найти альтернативное объяснение факту регулярного расхождения закона Хаббла с реальной картиной расширения Вселенной. Как известно, данное расхождение легко устраняется введением в физику понятия темной энергии. Другим вариантом решения данной проблемы могло стать установление расчетным методом функциональной зависимости постоянной Хаббла от расстояния, как времени запаздывания сигнала:
С этой целью осуществляется строгий вывод эмпирического закона на априорном допущении постоянства скоростей приобретенных галактиками в процессе Большого Взрыва. Кроме того, при выводе закона Хаббла (на основе сделанного выше допущения) не рассматривались релятивистские эффекты, что ограничивает область достоверности получаемого результата пределами примерно в один млрд. световых лет.
Непосредственно сами рассуждения строятся следующим образом: рассматривается одна, отдельно взятая галактика (имеющая постоянную лучевую скорость «v»), в которой (в произвольный момент времени «t1») происходит взрыв сверхновой звезды позволяющий непосредственно, экспериментальным путем определить расстояние до этой галактики «L». С другой стороны, из исходных условий задачи, мы имеем
Однако, сигнал об этом взрыве сверхновой будет получено нами на Земле с запозданием на время t2=L/с. Очевидно, что только в случае равенства суммы времени t1 и t2 современному возрасту Вселенной
наблюдать вспышку сверхновой в далекой галактике сможем именно мы, а не наши далекие потомки или давно вымершие динозавры.
Что позволяет нам перейти к выражению:
L=v*(Т — t2) или
v = L /(Т — t2) = H0*L
Тем самым показано, что, имеющая размерность времени, величина, обратная постоянной Хаббла, в своем численном выражении является разностью между возрастом Вселенной (Т) и временем запаздывания сигнала (t2=L/с) от рассматриваемой галактики. Другими словами, постоянная Хаббла (H0) является функцией не только возраста Вселенной, но и расстояния до рассматриваемой галактики:
в пределах одного млрд. световых лет.
Следует особо отметить то обстоятельство, что без учета времени запаздывания сигнала «t2», закон Хаббла рассматривает фактическое удаление галактик (L=v*Т), а не то, с которого они реально наблюдаются в настоящее время:
К сожалению, полученный результат вывода закона Хаббла на основе постулата о неизменности скоростей движения галактик во Вселенной, не позволил заменить гипотезу темной энергии на ее альтернативу. Более того, регулярное расхождение уточненного (фактором запаздывания сигнала) закона Хаббла с реальной картиной расширения Вселенной только усугубилось, что свидетельствует о более существенном (в сравнении с расчетами, без учета фактора времени запаздывания сигнала) вкладе темной энергии в это расширение.
И поскольку в рамках исходных установок задачи удалось получить (в первом приближении) строгий математический вывод эмпирической закономерности, отраженной в законе Хаббла, вполне возможно аналогичным образом перейти непосредственно к расчету величины ускорения расширяющейся Вселенной.
Как было показано выше, закон Хаббла базируется на предположении о неизменной скорости движения галактик во Вселенной. И потому только из этого априорного положения данный эмпирический закон может быть выведен строго математическим образом. Тем же самым образом удается рассчитать ситуацию и с изменяющейся во времени скоростью движения галактик.
В качестве исходных установок поставленной задачи имеем: начальную скорость галактики в момент времени предельно близкий к моменту Большого Взрыва «v0» и изменение (ускорение, либо торможение, в зависимости от знака самой величины) «а» этой скорости с течением времени. В первом приближении полагаем
и, как и прежде, пренебрегаем релятивистскими эффектами.
В этих условиях нашей задачи, текущее значение скорости «v» рассматриваемой галактики в момент времени «t1» будет рассчитываться следующим образом:
Сигнал же об этом состоянии (речь об экспериментально измеряемых параметрах) галактики достигнет Земли с задержкой по времени равным «t2».
t2 = L/c
где «L» — есть наблюдаемое (на момент времени t1) расстояние до галактики.
При этом, «v» — есть ее лучевая скорость в тот же самый момент времени. Важно отметить, что оба эти параметра галактики измеряются независимыми способами: лучевая скорость галактики – методами спектроскопии, а расстояние – по яркости наблюдаемой вспышки сверхновой звезды в галактике. Само собой разумеется, что подобная вспышка в далекой галактике (в момент времени t1) должна быть зафиксирована нами на Земле, причем, в наше время «Т», соответствующее возрасту Вселенной:
Все это позволяет нам рассчитать начальную скорость движения рассматриваемой галактики, т.е. ее скорость, практически, в момент Большого Взрыва, как функцию трех параметров: L; v; Т.
v0 = v — а*(Т — t2) или
v0 = v — а*(Т — L/c)
С другой стороны, сама удаленность от нас рассматриваемой галактики (исходя из условий нашей задачи) может быть рассчитана следующим образом:
L = v0*t1 + а*t1*t1/2
Тривиальной подстановкой расчетных параметров в это выражение, переходим к новому:
L = (v — а*(Т — L/c))*(Т — L/c) + а*(Т — L/c)*(Т — L/c)/2
Раскрываем скобки:
L = v*(Т — L/c) — а*(Т — L/c)*(Т — L/c)/2 или
а*(Т — L/c)*(Т — L/c)/2 = v*(Т — L/c) — L
Что, собственно, и позволяет определить величину ускорения движения одной отдельно взятой галактики, для которой независимым образом определены параметры «v» и «L» в виде:
а = 2*(v*(Т — L/c) – L) / ((Т — L/c)*(Т — L/c))
Усреднение этого показателя по максимально большому количеству наблюдаемых галактик и дает (в строгом соответствии с общепринятой методикой) определение искомой величины ускорения для нашей Вселенной в целом.
Полученная формула ускорения (при выполнения условия L*(1 + v/c) v*Т) расширения Вселенной, вырождается при L*(1 + v/c) = v*Т, как того и следовало ожидать, в закон Хаббла. То есть, в случае полного отсутствия у Вселенной какого-либо ускорения-торможения (а=0), мы приходим к выражению: v*(Т — L/c) – L = 0. Или.
v = L/(Т — L/c),
где величина: 1/(Т — L/c) — есть ни что иное как постоянная Хаббла, с учетом фактора запаздывания сигнала t2 = L/c.
По имеющимся в моем распоряжении данным из Интернета представляется возможным определение только порядка численного значения искомого ускорения, которое (полагая Т = 13,8 млрд. лет) оказывается равным
10 в минус одиннадцатой степени м/(сек за сек)
Для уточнения этого важного космологического параметра требуется учет гораздо большего числа галактик. Кроме того, исходные ограничения, наложенные на условия расчета ускорения расширяющейся Вселенной, сильно сужают количество галактик, по которым возможно проведение требуемого усреднения. Однако, при этом, все результаты необходимого перехода к учету релятивистских эффектов неожиданно грозятся свестись, практически, на Нет нижеприводимым обстоятельством.
Любое явление, имеющее масштабы сопоставимые с размерами Вселенной, неизбежно сталкивается с проблемой того, что гравитационный радиус Вселенной в целом превышает ее фактический размер. Что, в свою очередь, означает, что для гипотетического стороннего наблюдателя наша Вселенная (с момента своего возникновения) является ни чем иным как классической Черной Дырой.
Со всеми вытекающими отсюда последствиями. и, нагляднее всего, расчетами, связанными с определением времени падения материальных объектов на поверхность Черной Дыры. Так, из постулата об относительности одновременности событий в различных системах отсчета следует возможность «разрыва» непрерывности потока времени, суть которого сводится к тому, что конечный процесс в одной системе отсчета, якобы, может выглядеть бесконечным – в другой. А это находится в полном противоречии с математически строгим выводом из преобразований Лоренца для пространственно разнесенных точек, имеющих координаты: «х» НЕ равно «х1».
(формула для любителей высшей арифметики приведена здесь: https://questions-physics.ru/images/image005-69.png )
Возражением, призванным оправдать противоречие постулата «теории относительности» строгим математическим выкладкам служат, в принципе верные, рассуждения о необходимости синхронизации показаний часов в системах отсчета. При этом, однако, данная синхронизация, вопреки здравому смыслу, всегда производится лишь в одной (?!) системе отсчета. Для второй же, почему-то, «предлагается» пользоваться несинхронизированными часами, поскольку, часы, синхронизированные в одной системе отсчета (в силу релятивистских эффектов), всегда являются несинхронизированными для любой другой.
Что, собственно, и порождает упоминавшийся выше «разрыв» потока времен при переходе от одной системы отсчета к другой. И именно этот, заложенный в постулате относительного характера одновременности событий, «разрыв» грозит свести на Нет все результаты перехода к учету релятивистских эффектов в расчетах, связанных с точным определением величины ускорения нашей расширяющейся Вселенной.
Источник
Ускоряющееся расширение Вселенной — Accelerating expansion of the universe
Категория- Астрономический портал
Категория
Астрономический портал
Наблюдения показывают , что расширение по Вселенной ускоряется, таким образом, что скорость , при которой далекой галактике отступает от наблюдателя непрерывно увеличивается со временем.
Ускоренное расширение было обнаружено в 1998 году двумя независимыми проектами, Проектом по космологии сверхновых звезд и группой по поиску сверхновых с высоким Z , которые оба использовали далекие сверхновые типа Ia для измерения ускорения. Идея заключалась в том, что, поскольку сверхновые типа Ia имеют почти такую же внутреннюю яркость ( стандартная свеча ), и поскольку объекты, находящиеся дальше, кажутся более тусклыми, мы можем использовать наблюдаемую яркость этих сверхновых, чтобы измерить расстояние до них. Затем расстояние можно сравнить с космологическим красным смещением сверхновой , которое измеряет, насколько Вселенная расширилась с момента возникновения сверхновой. Неожиданным результатом стало то, что объекты во Вселенной удаляются друг от друга с ускоренной скоростью. В то время космологи ожидали, что скорость удаления всегда будет замедляться из-за гравитационного притяжения материи во Вселенной. Три члена этих двух групп впоследствии были удостоены Нобелевских премий за свое открытие. Подтверждающие доказательства были найдены в барионных акустических колебаниях и при анализе скоплений галактик.
Считается, что ускоренное расширение Вселенной началось с тех пор, как Вселенная вступила в эру доминирования темной энергии примерно 4 миллиарда лет назад. В рамках общей теории относительности ускоренное расширение можно объяснить положительным значением космологической постоянной Λ , эквивалентным наличию положительной энергии вакуума , получившей название « темная энергия ». Хотя есть альтернативные возможные объяснения, описание, предполагающее темную энергию (положительное Λ ), используется в текущей стандартной модели космологии , которая также включает холодную темную материю (CDM) и известна как модель Lambda-CDM .
СОДЕРЖАНИЕ
Задний план
За десятилетия, прошедшие с момента обнаружения космического микроволнового фона (CMB) в 1965 году, модель Большого взрыва стала наиболее распространенной моделью, объясняющей эволюцию нашей Вселенной. Уравнение Фридмана определяет, как энергия Вселенной управляет ее расширением.
ЧАС 2 знак равно ( а ˙ а ) 2 знак равно 8 π грамм 3 ρ — κ c 2 а 2 <\ displaystyle H ^ <2>= <\ left (<\ frac <\ dot > > \ right)> ^ <2>= <\ frac <8 <\ pi>G> <3>> \ rho — <\ frac <<\ kappa>c ^ <2>> >>> 
где κ представляет собой кривизну Вселенной , a ( t ) — масштабный фактор , ρ — полная плотность энергии Вселенной, а H — параметр Хаббла .
ρ c знак равно 3 ЧАС 2 8 π грамм <\ displaystyle \ rho _
Ω знак равно ρ ρ c <\ Displaystyle \ Omega = <\ гидроразрыва <\ rho><\ rho _
Затем мы можем переписать параметр Хаббла как
ЧАС ( а ) знак равно ЧАС 0 Ω k а — 2 + Ω м а — 3 + Ω р а — 4 + Ω D E а — 3 ( 1 + ш ) <\ displaystyle H (a) = H_ <0> <\ sqrt <<\ Omega _
где четыре предполагаемых в настоящее время вкладчика в плотность энергии Вселенной — кривизна , материя , излучение и темная энергия . Каждый из компонентов уменьшается с расширением Вселенной (увеличение масштабного фактора), за исключением, возможно, члена темной энергии. Именно значения этих космологических параметров используют физики для определения ускорения Вселенной.
Уравнение ускорения описывает эволюцию масштабного фактора во времени.
а ¨ а знак равно — 4 π грамм 3 ( ρ + 3 п c 2 ) <\ displaystyle <\ frac <\ ddot > > = — <\ frac <4 <\ pi>G> <3>> \ left (\ rho + <\ frac <3P>
где давление P определяется выбранной космологической моделью. (см. пояснительные модели ниже)
Одно время физики были настолько уверены в замедлении расширения Вселенной, что ввели так называемый параметр замедления q 0 . Текущие наблюдения показывают, что этот параметр замедления отрицательный.
Отношение к инфляции
Согласно теории космической инфляции , очень ранняя Вселенная пережила период очень быстрого квазиэкспоненциального расширения. Хотя временной масштаб для этого периода расширения был намного короче, чем у текущего расширения, это был период ускоренного расширения с некоторым сходством с текущей эпохой.
Техническое определение
Определение «ускорение расширения» является то , что вторая производная по времени космического масштабного коэффициента, является положительной, что эквивалентно параметром замедления , , будучи отрицательным. Однако обратите внимание, что это не означает, что параметр Хаббла увеличивается со временем. Поскольку параметр Хаббла определяется как , из определений следует, что производная параметра Хаббла определяется выражением а ¨ <\ Displaystyle <\ ddot <а>>> q <\ displaystyle q> ЧАС ( т ) ≡ а ˙ ( т ) / а ( т ) <\ Displaystyle Н (т) \ экв <\ точка <а>> (т) / а (т)>
d ЧАС d т знак равно — ЧАС 2 ( 1 + q ) <\ displaystyle <\ frac
поэтому параметр Хаббла со временем уменьшается, если только . Предпочтение отдается наблюдению , что подразумевает, что положительно, но отрицательно. По сути, это означает, что космическая скорость удаления любой конкретной галактики увеличивается со временем, но ее соотношение скорость / расстояние все еще уменьшается; таким образом, различные галактики, расширяющиеся по сфере фиксированного радиуса, в более поздние времена пересекают сферу медленнее. q — 1 <\ displaystyle q q ≈ — 0,55 <\ displaystyle q \ приблизительно -0,55> а ¨ <\ Displaystyle <\ ddot <а>>> d ЧАС / d т <\ displaystyle dH / dt>
Как видно из выше , что в случае «нулевого ускорения / замедления» соответствует является линейной функцией , , , и . а ( т ) <\ Displaystyle а (т)> т <\ displaystyle t> q знак равно 0 <\ displaystyle q = 0> а ˙ знак равно c о п s т <\ displaystyle <\ dot > = const> ЧАС ( т ) знак равно 1 / т <\ Displaystyle Н (т) = 1 / т>
Доказательства ускорения
Чтобы узнать о скорости расширения Вселенной, мы смотрим на соотношение звездных величин и красного смещения астрономических объектов с использованием стандартных свечей или на их соотношение расстояние-красное смещение с использованием стандартных линейок . Мы также можем посмотреть на рост крупномасштабной структуры и обнаружить, что наблюдаемые значения космологических параметров лучше всего описываются моделями, которые включают ускоряющееся расширение.
Наблюдение за сверхновой
В 1998 году первое свидетельство ускорения было получено при наблюдении сверхновых типа Ia , которые представляют собой взрывающиеся белые карлики , превысившие предел своей устойчивости . Поскольку все они имеют одинаковую массу, их собственная светимость может быть стандартизирована. Для обнаружения сверхновых используется повторное отображение выбранных областей неба, затем последующие наблюдения дают их пиковую яркость, которая конвертируется в величину, известную как расстояние светимости (подробности см. В разделе « Измерения расстояний в космологии» ). Спектральные линии их света можно использовать для определения их красного смещения .
Для сверхновых с красным смещением менее 0,1 или временем прохождения света менее 10 процентов возраста Вселенной это дает почти линейную зависимость между расстоянием и красным смещением в соответствии с законом Хаббла . На больших расстояниях, поскольку скорость расширения Вселенной менялась со временем, соотношение расстояние-красное смещение отклоняется от линейности, и это отклонение зависит от того, как скорость расширения изменялась с течением времени. Полный расчет требует компьютерного интегрирования уравнения Фридмана, но простой вывод можно дать следующим образом: красное смещение z напрямую дает космический масштабный коэффициент в момент взрыва сверхновой.
а ( т ) знак равно 1 1 + z <\ Displaystyle а (т) = <\ гидроразрыва <1><1 + z>>>
Таким образом, сверхновая с измеренным красным смещением z = 0,5 означает, что Вселенная была 1 / 1 + 0,5 знак равно 2 / 3 нынешнего размера, когда взорвалась сверхновая. В случае ускоренного расширения, положительное значение было меньше в прошлом, чем сегодня. Таким образом, ускоряющейся Вселенной потребовалось больше времени, чтобы расшириться от 2/3 до 1 раза от ее нынешнего размера, по сравнению с неускоряющейся Вселенной с постоянным и таким же современным значением постоянной Хаббла. Это приводит к большему времени прохождения света, большему расстоянию и более слабым сверхновым, что соответствует реальным наблюдениям. Адам Рисс и др. обнаружили, что «расстояния до SNe Ia с большим красным смещением были в среднем на 10–15% больше, чем ожидалось во Вселенной с низкой плотностью массы Ω M = 0,2 без космологической постоянной». Это означает, что измеренные расстояния с большим красным смещением были слишком большими по сравнению с ближайшими расстояниями для замедляющейся Вселенной. а ¨ <\ Displaystyle <\ ddot <а>>> а ˙ <\ displaystyle <\ dot >> а ˙ <\ displaystyle <\ dot >>
Барионные акустические колебания
В ранней Вселенной до того, как произошла рекомбинация и разделение , фотоны и материя существовали в первичной плазме . Точки с более высокой плотностью в фотонно-барионной плазме сжимались под действием силы тяжести до тех пор, пока давление не становилось слишком большим, и они снова расширялись. Это сжатие и расширение создавало в плазме вибрации, аналогичные звуковым волнам . Поскольку темная материя взаимодействует только гравитационно, она остается в центре звуковой волны, источнике первоначальной сверхплотности. Когда произошло разделение, примерно через 380 000 лет после Большого взрыва, фотоны отделились от материи и смогли свободно течь через Вселенную, создавая космический микроволновый фон, каким мы его знаем. Это оставило оболочки барионной материи на фиксированном радиусе от сверхплотности темной материи, на расстоянии, известном как звуковой горизонт. Со временем, когда Вселенная расширилась, именно при этих анизотропии плотности материи начали формироваться галактики. Таким образом, глядя на расстояния, на которых галактики с разным красным смещением стремятся к скоплению, можно определить расстояние стандартного углового диаметра и использовать его для сравнения с расстояниями, предсказанными различными космологическими моделями.
Были обнаружены пики в корреляционной функции (вероятность того, что две галактики будут находиться на определенном расстоянии друг от друга) при 100 ч -1 Мпк (где h — безразмерная постоянная Хаббла ), что указывает на то, что это размер звукового горизонта сегодня, и сравнивая это со звуковым горизонтом во время разделения (используя CMB), мы можем подтвердить ускоренное расширение Вселенной.
Скопления галактик
Измерение функций масс скоплений галактик , которые описывают плотность скоплений выше пороговой массы, также свидетельствует о темной энергии. Путем сравнения этих массовых функций при больших и малых красных смещениях с предсказанными различными космологическими моделями, получены значения w и Ω m , которые подтверждают низкую плотность вещества и ненулевое количество темной энергии.
Возраст вселенной
Имея космологическую модель с определенными значениями космологических параметров плотности, можно интегрировать уравнения Фридмана и получить возраст Вселенной.
т 0 знак равно ∫ 0 1 d а а ˙ <\ displaystyle t_ <0>= \ int _ <0>^ <1> <\ frac
Сравнивая это с фактическими измеренными значениями космологических параметров, мы можем подтвердить справедливость модели, которая ускоряется сейчас и имела более медленное расширение в прошлом.
Гравитационные волны как стандартные сирены
Недавние открытия гравитационных волн с помощью LIGO и VIRGO не только подтвердили предсказания Эйнштейна, но и открыли новое окно во Вселенную. Эти гравитационные волны могут работать как стандартные сирены для измерения скорости расширения Вселенной. Abbot et al. В 2017 году значение постоянной Хаббла составило примерно 70 километров в секунду на мегапарсек. Амплитуды деформации h зависят от масс объектов, вызывающих волны, расстояния от точки наблюдения и частоты обнаружения гравитационных волн. Соответствующие меры расстояния зависят от космологических параметров, таких как постоянная Хаббла для близлежащих объектов, и будут зависеть от других космологических параметров, таких как плотность темной энергии, плотность материи и т. Д. Для удаленных источников.
Пояснительные модели
Темная энергия
Самым важным свойством темной энергии является то, что она имеет отрицательное давление (отталкивающее действие), которое относительно равномерно распределяется в пространстве.
п знак равно ш c 2 ρ <\ displaystyle P = wc ^ <2>\ rho>
где c — скорость света, а ρ — плотность энергии. Различные теории темной энергии предполагают разные значения w , причем w 1 / 3 для космического ускорения (это приводит к положительному значению ä в уравнении ускорения выше).
Самое простое объяснение темной энергии состоит в том, что это космологическая постоянная или энергия вакуума ; в этом случае w = −1 . Это приводит к модели лямбда-CDM , которая с 2003 года по настоящее время известна как Стандартная модель космологии, поскольку это простейшая модель, хорошо согласующаяся с множеством недавних наблюдений. Riess et al. обнаружили, что их результаты по наблюдениям сверхновых отдают предпочтение расширяющимся моделям с положительной космологической постоянной ( Ω λ > 0 ) и текущим ускоренным расширением ( q 0 ).
Фантомная энергия
Текущие наблюдения допускают возможность космологической модели, содержащей компонент темной энергии с уравнением состояния w . Эта фантомная плотность энергии станет бесконечной за конечное время, вызывая такое огромное гравитационное отталкивание, что Вселенная потеряет всю структуру и закончится Большим разрывом . Например, для w = — 3 / 2 и H 0 = 70 км · с −1 · Мпк −1 , время, оставшееся до того, как Вселенная закончится в этом Большом разломе, составляет 22 миллиарда лет.
Альтернативные теории
Есть много альтернативных объяснений ускоряющейся Вселенной. Некоторые примеры — квинтэссенция , предложенная форма темной энергии с непостоянным уравнением состояния, плотность которой со временем уменьшается. Отрицательная масса космология не предполагает , что плотность массы Вселенной положительна (как это сделано в наблюдениях сверхновых), и вместо этого находит отрицательную космологическую постоянную. Бритва Оккама также предполагает, что это «более экономная гипотеза». Темная жидкость — альтернативное объяснение ускоренного расширения, которое пытается объединить темную материю и темную энергию в единую структуру. В качестве альтернативы, некоторые авторы утверждали, что ускоренное расширение Вселенной может быть связано с отталкивающим гравитационным взаимодействием антивещества или отклонением законов гравитации от общей теории относительности, таких как массивная гравитация , что означает, что гравитоны сами имеют массу. Измерение скорости гравитации с помощью гравитационного волнового события GW170817 исключило многие модифицированные теории гравитации в качестве альтернативного объяснения темной энергии.
Другой тип модели, гипотеза обратной реакции, была предложена космологом Сикси Рясяненом: скорость расширения неоднородна, но мы находимся в области, где расширение происходит быстрее, чем фон. Неоднородности в ранней Вселенной вызывают образование стенок и пузырей, причем внутри пузыря содержится меньше вещества, чем в среднем. Согласно общей теории относительности, пространство менее искривлено, чем стены, и поэтому кажется, что оно имеет больший объем и более высокую скорость расширения. В более плотных областях расширение замедляется более сильным гравитационным притяжением. Следовательно, внутренний коллапс более плотных областей выглядит так же, как ускоренное расширение пузырьков, что приводит нас к выводу, что Вселенная подвергается ускоренному расширению. Преимущество в том, что для этого не требуется никакой новой физики, такой как темная энергия. Рясянен не считает эту модель вероятной, но без каких-либо фальсификаций она должна оставаться возможной. Для работы потребуются довольно большие колебания плотности (20%).
Последняя возможность состоит в том, что темная энергия — это иллюзия, вызванная некоторым смещением в измерениях. Например, если мы находимся в более пустой, чем в среднем, области пространства, наблюдаемая скорость космического расширения может быть ошибочно принята за изменение во времени или за ускорение. Другой подход использует космологическое расширение принципа эквивалентности, чтобы показать, как может казаться, что пространство расширяется быстрее в пустотах, окружающих наше локальное скопление. Будучи слабыми, такие эффекты, совокупно рассматриваемые в течение миллиардов лет, могут стать значительными, создавая иллюзию космического ускорения и создавая впечатление, будто мы живем в пузыре Хаббла . Еще одна возможность состоит в том, что ускоренное расширение Вселенной — это иллюзия, вызванная нашим относительным движением по отношению к остальной Вселенной, или что использованный размер выборки сверхновых не был достаточно большим.
Теории последствий для Вселенной
По мере расширения Вселенной плотность излучения и обычной темной материи снижается быстрее, чем плотность темной энергии (см. Уравнение состояния ), и, в конечном итоге, темная энергия доминирует. В частности, когда масштаб Вселенной удваивается, плотность материи уменьшается в 8 раз, но плотность темной энергии почти не меняется (она точно постоянна, если темная энергия является космологической постоянной ).
В моделях, где темная энергия является космологической постоянной, Вселенная будет экспоненциально расширяться со временем в далеком будущем, приближаясь к Вселенной де Ситтера . Это в конечном итоге приведет к исчезновению всех свидетельств Большого взрыва, поскольку космический микроволновый фон смещается в сторону более низких интенсивностей и длин волн. В конце концов, его частота станет достаточно низкой, чтобы он был поглощен межзвездной средой и, таким образом, был скрыт от любого наблюдателя в галактике. Это произойдет, когда возраст Вселенной будет меньше чем в 50 раз больше своего нынешнего возраста, что приведет к концу космологии в том виде, в каком мы ее знаем, поскольку далекая Вселенная потемнеет.
Постоянно расширяющаяся Вселенная с ненулевой космологической постоянной имеет плотность массы, уменьшающуюся со временем. В таком сценарии текущее понимание состоит в том, что вся материя будет ионизироваться и распадаться на изолированные стабильные частицы, такие как электроны и нейтрино , при этом все сложные структуры рассеиваются. Этот сценарий известен как « тепловая смерть Вселенной ».
Источник
➤ Adblockdetector