С какой скоростью расширяется Вселенная?
Кажется, современная физика дошла до своего экзистенциального кризиса. Наблюдая за тем, как искривляется свет от далеких объектов, исследователи пришли к выводу о том, что методы измерения скорости расширения Вселенной не согласуются с реальными данными. Согласно статье, опубликованной на портале livescience.com, Джефф Чи-фан Чен, космолог из Калифорнийского университета в Дэвисе, подверг сомнению знаменитую константу Хаббла, которая впервые были вычислена американским астрономом Эдвином Хабблом около 100 лет назад. Известно, что выдающийся ученый XX века выдвинул гипотезу о стремительном удалении от Земли каждой галактики во Вселенной со скоростью, пропорционально равной расстоянию этой галактики от нашей Солнечной системы. Так стоит ли нам попрощаться с данной теорией или ей пока еще есть место в современной физике?
Вселенная может расширяться со скоростью, отличной от общепринятой
Как происходит расширение Вселенной?
Вселенная — интересная вещь, которая регулярно подкидывает ученым все новые возможности для обсуждения и споров. На этот раз мироздание показало ученым, что постоянно расширяясь, оно все равно сохраняет прямую зависимость между двумя удаленными друг от друга объектами. Однако основная проблема столь красивого и универсального научного утверждения заключается в том, что современные исследователи разошлись во мнениях относительно самого значения данной константы. Так, измерения, выполненные с использованием космического микроволнового фона (CMB), который представляет собой остатки Большого Взрыва, предполагают, что постоянная Хаббла составляет около 74 351 километра в час на миллион световых лет.
Рассматривая пульсирующие звезды, другая группа астрономов вычислила, что постоянная Хаббла приблизительно равна 81 100 километрам в час на миллион световых лет. Подобное расхождение в вычислениях кажется незначительным, однако именно он показывают, что в методологию расчетов закралась какая-то серьезная ошибка.
Эдвин Хаббл — американский ученый XX века, в честь которого была названа константа расширения Вселенной
Исследователи считают, что из-за того, что массивные объекты деформируют полотно пространства-времени, заставляя свет изгибаться при прохождении сквозь деформированные области, все проводимые вычисления относительно скорости расширения Вселенной могут быть ошибочными. Для того, чтобы подтвердить или опровергнуть данное утверждение, команда H0LiCOW, используя космический телескоп Хаббла, изучила свет, идущий от шести квазаров, расположенных на расстоянии от 3 миллиардов до 6,5 миллиардов световых лет от Земли. В тот момент, когда черные дыры квазаров поглощали материю, их свет мерцал, позволяя ученым исследовать длительность временной задержки между сигналами.
Результат эксперимента команды H0LiCOW показал, что значение постоянной Хаббла соответствует приблизительно 81 000 километров в час на миллион световых лет, что является очень близким показателем к значению, полученному при помощи измерения блеска переменных звезд.
Как бы то ни было, большое количество независимо проведенных измерений продолжает расходиться, показывая новые результаты. Эксперты полагают, что для объяснения происходящего, ученым, возможно, потребуется придумать новую физику. А что думаете по этому поводу вы? Поделитесь своим мнением с единомышленниками в нашем Telegram-чате.
Источник
Если скорость света — абсолютный предел, то почему Вселенная после Большого взрыва расширялась быстрее скорости света?
На самом деле, общая теория относительности утверждает, что скорость света является пределом только для физических объектов — элементарных частиц и состоящих из них тел, — а на движение самого пространства-времени никаких ограничений не накладывает. По крайней мере, до тех пор, пока это движение не используется для передачи информации и не нарушает принцип причинности, а расширение этот принцип не нарушает. Поэтому Вселенная вполне может расширяться со сверхсветовой скоростью — и, вообще говоря, до сих пор расширяется. Собственно, Наблюдаемая Вселенная — это область, из которой свет может за конечное время достичь нынешнего положения наблюдателя. При этом радиус Наблюдаемой Вселенной составляет примерно 46 миллиардов световых лет, хотя с момента Большого Взрыва прошло всего 13,8 миллиардов лет.
Более того, в общей теории относительности вообще нельзя каноническим образом определить скорость удаленного объекта — не понятно, какой линейкой мерить расстояние между двумя заданными точками и по каким часам засекать отрезок времени, в течение которого путешествовал объект. А если пространство-время успело расшириться, пока мы измеряли расстояние? Поэтому скорость можно ввести только в том случае, если существует некоторая выделенная ось времени. В модели Фридмана — Леметра — Робертсона — Уокера, которая хорошо описывает Наблюдаемую Вселенную, такая ось существует. Например, для измерения времени можно использовать собственное время галактики, отсчитываемое от момента Большого Взрыва, а расстояние между галактиками измерять в фиксированный момент времени гипотетической линейкой, соединяющей наблюдателей с синхронизированными часами. Это так называемое собственное расстояние. Именно это расстояние входит в закон Хаббла, описывающий расширение Вселенной. Однако фотоны реликтового излучения двигались в постоянно расширяющемся пространстве-времени, и в момент их испускания расстояние между начальной и конечной точкой траектории было меньше. Поэтому скорость, которая получится, если поделить текущее расстояние между концами траектории на время полета фотонов, будет превышать скорость света примерно в 3,3 раза. Правда, особого физического смысла эта величина не имеет — физики описывают расширение Вселенной постоянной Хаббла, которая имеет размерность обратного времени, а не скорости.
Источник
Физики: свет мог двигаться бесконечно быстро во время Большого Взрыва
МОСКВА, 29 ноя – РИА Новости. Флуктуации в микроволновом «эхо» Большого Взрыва указывают на то, что скорость света была заметно выше в первые дни жизни Вселенной, чем сегодня, и что она достигала бесконечных значений в момент ее рождения, заявляют физики в статье, опубликованной в журнале Physical Review D.
«Теория о непостоянной скорости света сейчас достигла некой точки зрелости, которая позволяет нам проверить ее на практике. Если наблюдения за микроволновым фоновым излучением Вселенной покажут, что вычисленное нами число является точным, то тогда нам придется поменять теорию гравитации Эйнштейна. Все это будет означать, что законы физики тогда и сейчас заметно отличались», — рассказывает Жоао Магуэйхо (Joao Magueijo) из имперского колледжа Лондона (Великобритания).
В соответствии с теорией относительности Эйнштейна, свет и прочие виды электромагнитного излучения движутся через вакуум с постоянной скоростью, равной 300 тысяч километров в секунду и не превышающей это значение в других средах. Этот постулат является краеугольным камнем современной физики, на котором основаны все наши сегодняшние представления об устройстве Вселенной и ее поведении.
Примерно 15 лет назад Магуэйхо и ряд физиков из так называемого института Периметра в Канаде, специализирующегося на поиске «неортодоксальных» физических теорий, сформулировали новую теорию относительности, которая объясняла ряд несостыковок в описании Большого Взрыва и при этом постулировала, что скорость света могла быть иной в первые мгновения существования мироздания.
Естественно, что такая теория была крайне негативно встречена большинством физиков, посчитавших ее более ошибочной, чем выкладки Эйнштейна. Магуэйхо и его коллега Ниайеш Афшорди (Niayesh Afshordi) из института Периметра придумали, как можно проверить эту идею, обратив внимание на особую структуру «эха» Большого Взрыва – так называемого микроволнового фонового излучения Вселенной.
Первые наблюдения за этим излучением, проведенные при помощи зондов WMAP и «Планк», показали, что в нем есть достаточно крупные неоднородности, к примеру, знаменитое «холодное пятно» в созвездии Эридана, которые выходят за пределы допустимого для квантовых флуктуаций вакуума и прочих вещей, предсказываемых современными физическими теориями.
Как объясняет Магуэйхо, соотношение этих крупных и небольших неоднородностей, так называемый спектральный индекс, достаточно сложно предсказать при помощи современных космологических теорий, и поэтому ученым пришлось придумать идею о том, что Вселенная изначально расширялась очень быстро, а затем скорость ее роста резко замедлилась и упала до современных значений. Новые наблюдения показывают, что подобные ускорения и замедления могли происходить как минимум семь раз, что заставляет ученых сомневаться в правдоподобности современной космологии.
То, как это могло произойти и почему это «инфляционное поле», как называют движущий фактор данного процесса ученые, прекратил свое существование, пока никто не может объяснить. Магуэйхо и Афшорди нашли способ отказаться от этой «лишней сущности», предположив, что скорость света могла быть иной в момент Большого Взрыва.
Их расчеты показывают, что в том случае, когда скорость света была бесконечно высокой во время Большого Взрыва и заметно превышала текущее значение в первые мгновения жизни Вселенной, соотношение больших и малых неоднородностей в микроволновом фоновом излучении будет равным тому, которое наблюдали и «Планк», и WMAP – около 0,96478.
Точность этих наблюдений, как отмечает Магуэйхо, была достаточно низкой – ученым удалось подтвердить эту цифру лишь до третьего знака после запятой. Однако уже в ближайшие несколько лет чувствительность инструментов достигнет значений, необходимых для проверки этой гипотезы и ее подтверждения или опровержения, заключают авторы статьи.
Источник
С какой скоростью расширяется Вселенная?
Самое интересное, что на этот вопрос нет однозначного ответа. Нет — потому что, во-первых, скорость расширения Вселенной на разных этапах ее эволюции была разной, и, во-вторых, потому что само расширение состояло из двух совершенно разных по своей природе процессов — расширения или вздутия самого пространства и разлетания материи-энергии. Впрочем, мы не можем даже говорить, что само пространство расширяется быстрее скорости света, потому что у этого расширения пространства просто нет скорости, как нет объектов расчета расстояний…
Здесь надо иметь в виду, что согласно Эйнштейну, максимальная скорость физических процессов — скорость света — относится к классической материи, тогда как раздувание пространства или взаимодействие запутанных квантовых частиц (см. Игорь Папиров, Квантовая физика и квантовое сознание, 2013) происходит по иным законам и не подчиняется специальной теории относительности А.Эйнштейна или нашему пониманию скоростей.
Так, согласно инфляционной модели Вселенной, предложенной 1981 году Аланом Гутом и развитой Андреем Линде, Вячеславом Мухановым и другими, на ранней стадии Большого взрыва (при температуре выше 10 в 28 степени K или в период времени с 10-42 сек до 10-36 сек после начала взрыва), произошло почти мгновенное раздувание пространства, растянувшее Вселенную сразу на 40 порядков величины. Ускоренное расширение Вселенной, продолжающееся на современном этапе ее эволюции, началось 6-7 млрд лет назад. В настоящее время Вселенная расширяется таким образом, что расстояния в ней увеличиваются в два раза за 10 млрд лет, и в доступном для прогноза будущем этот темп будет меняться мало.
Именно вследствие инфляции (вздутия пространства), когда Вселенной было около 10 тысяч лет, ее наблюдаемая часть уже была размером в 10 миллионов световых лет. Когда ей был всего год, наблюдаемая Вселенная была размером 100 тысяч световых лет. Когда ей была всего одна секунда, она уже была размером 10 световых лет. И все это не потому, что частицы двигались друг относительно друга быстрее скорости света, а исключительно благодаря растяжению самого пространства, постулируемому общей теорией относительности.
Именно в силу нестатичности пространства — возможности его быстрого вздутия или инфляции — соседние объекты в самом начале взрыва сегодня отстоят от нас на расстоянии не в 13,8 световых лет (время, прошедшее от начала Большого взрыва), а на запредельную величину в 46,1 миллиарда световых лет от нас.
Поскольку в процессе эволюции Вселенной расширение самого пространства между частицами продолжалось многие миллиарды лет, мы никогда не сможем достичь никаких объектов, находящихся дальше 15,6 миллиарда лет на данный момент, даже если будем двигаться со скоростью света (что по определению невозможно), но не из-за того, что они отдаляются быстрее света, а потому, что пространство между разными точками продолжает расширяться и в наши дни.
Если долгое время космологи считали, что Вселенная расширяется с замедлением, то в конце 1990-х годов Сол Перлмуттер, Брайан П. Шмидт и Адам Рисс сделали феноменальное открытие, согласно которому расширение Вселенной происходит с ускорением (Нобелевская премия по физике за 2011 год) и этот факт заставил кардинальным образом пересмотреть стандартную модель мира, введя понятия темной материи и темной энергии — именно последняя и вынуждает Вселенную расширяться ускоренными темпами, причем расширяющая сила действия темной энергии будет со временем неограниченно увеличиваться, пока не превзойдет все остальные силы во Вселенной. Приблизительно через 14 млрд лет темная энергия разорвет все гравитационно связанные структуры Вселенной, затем превзойдет силы электростатических и внутриядерных взаимодействий, разорвет атомы, ядра и нуклоны и уничтожит Вселенную в Большом разрыве. Вселенная исчезнет…
Согласно новейшим данным, полученным с помощью телескопов Gaia и Hubble, Галактики, видимые на расстоянии 10 мегапарсек, сегодня убегают от нас со скоростью 735 километров в секунду.
Источник
Ученые измерили скорость расширения Вселенной
Она равна 73.8 км/сек./мегапарсек. Итак, что значит это число?
В 1998 году, ученые открыли, что Вселенная не только расширяется, но делает это со все более увеличивающейся скоростью. Используя для вычислений яркость определенного типа звезд и сверхновых звезд, они смогли рассчитать точное значение ускорения Вселенное, которое происходит по мере ее роста. Естественно, это происходит очень и очень быстро. Представляем вашему вниманию краткое пояснение их открытия.
Так с какой скоростью расширяется Вселенная?
Вселенная расширяется со скоростью в 73.8 километров в секунду на каждые 3.26 миллионов световых лет, плюс-минус 2.4 километров , согласно исследованию, опубликованному в Astrophysical Journal.
Как это расшифровать?
Расширение пространства означает, что галактики удаляются от нас. Чем дальше они уходят, тем быстрей двигаются. Согласно этому уравнению, галактика, которая находится на расстоянии в 3.26 миллионов световых лет от нас — или на расстоянии в один мегапарсек — удаляется со скоростью в 73.8 километров в секунду. Галактика, на расстоянии в два мегапарсека, удаляется в два раза быстрее и так далее.
О чем это говорит нам?
«Это еще одно доказательство того, что Вселенная расширяется», — сказал Фил Плейт из журнала Discover. Некоторые теоретизировали, что наблюдаемые нами свидетельства расширения – всего лишь иллюзия, вызванная расположением нашей галактики в гигантской пустоте. Но беспрецедентная точность данных измерений, позволила отбросить так называемую «теорию пустоты». Теперь все силы можно направить на изучение того, что заставляет Вселенную расширяться.
Что думают ученые о расширении Вселенной?
Темная энергия. Такое название ученые дали той таинственной силе, которая заставляет Вселенную расширятся, вместо того, чтобы сжиматься под действием гравитационного притяжения. Понять эту «неизведанную и неуловимую силу отталкивания» — заветная цель астрофизиков.
Источник