Հայացք մեր տիեզերքի բնույթին, որը գործում է BAO- ների կողմից

- Swetha Srinivasan

Առաջնորդվում են Թաֆեհեմ Ահմադ Մասուդին և Սուկանտ Խուրանան

Որքա՞ն մեծ է մեր տիեզերքը: Ավարտվում է ինչ-որ տեղ: Արդյո՞ք դա շարունակվելու է ընդմիշտ:

Այս հարցերը տրվել են այդքան շատ մարդկանց կողմից, պատմության ընթացքում այդքան քաղաքակրթությունների կողմից: Նրանց պատասխանները որոնվել են, և սրանք ամենից շատ շփոթեցնող, բայց հետաքրքրաշարժ հարցերն են:

Վարկ ՝ fiz.org

Ենթադրենք, որ տիեզերքը վերջավոր է: Հետո, ո՞ւր կգնային մեր ձեռքը, եթե այն դուրս գայինք եզրից: Դա մտածում էին հույների կողմից: Նրանք նաև զգում էին, որ անսահման տիեզերքը անհնար է: Սա նրանց պարադոքսով թողեց:

1800-ականների սկզբին Հայնրիխ Օբլերսը պնդում էր, որ տիեզերքը չի կարող անսահման լինել: Որովհետև, եթե մենք նայում էինք երկնքին, և եթե անսահման էր, ապա մեր տեսադաշտում պետք է լինի աստղ: Թեև ակնհայտ չափը կարող է փոքր լինել, փոքր մակերեսի պայծառությունը դեռևս մնում է կայուն: Եթե ​​տիեզերքը լցված լիներ աստղերով, ապա գիշերային երկինքը նույնպես պետք է պայծառ լինի: Քանի որ գիշերային երկնքում կան մութ լույսեր, տիեզերքը պետք է լինի վերջավոր: Նյուտոնը, ծանրությունը հայտնաբերելուց հետո, գիտեր, որ այն համընդհանուր, գրավիչ ուժ է: Եթե ​​տիեզերքը վերջավոր լիներ, այն ենթակա էր ծանրության և կփլուզվեր ինքն իր վրա:

Ըստ Էյնշտեյնի, տիեզերքը պետք է կամ ընդլայնվի կամ պայմանավորվի: Նրա հավասարումները պահանջում էին նման լուծում: Այնուամենայնիվ, նա տեղադրեց մի տիեզերանավ, որը կոչվում էր տիեզերագիտական ​​կայուն, որը չեղյալ հայտարարեց ծանրության հետևանքները մեծ մասշտաբով: Նա ենթադրեց, որ տիեզերքը ստատիկ է, ինչը, ի վերջո, դարձավ նրա ամենամեծ սխալը:

Մեծ հայտնագործություն

1929-ին Էդվին Հաբլը քննադատական ​​բացահայտում արեց: Նա չափեց գալակտիկաների հարաբերական հեռավորությունները `չափելով Cepheid փոփոխական աստղերի պայծառությունը: Նա չափեց նաև այդ գալակտիկաների կարմիր տեղաշարժերը: Կարմիր հերթափոխերն ընդդեմ հեռավորության հողամասի, պարզվեց, որ գծային են: Կարմիր հերթափոխներն ավելացան գծային ՝ հեռավորության վրա: Հնարավոր բացատրությունն այն էր, որ տիեզերքը ընդլայնվում է:

Աստղագետները այն ժամանակ հասկացան, որ եթե տիեզերքը ընդլայնվում է, ապա նախկինում այն ​​պետք է փոքր լիներ, իսկ ամենավաղ ժամանակին դա պետք է լիներ պարզապես փոքր տեղ: Սա բացատրում է տիեզերքի էվոլյուցիայի Big Bang տեսությունը (skyserver.sdss.org)

Վարկ: LiveScience

Տիեզերքի ճակատագիրը

Այս բոլոր քննարկումը կոչ է անում փոքրիկ նշում ունենալ այն մասին, թե ինչ կարող է լինել տիեզերքի ճակատագիրը: Գոյություն ունեն երեք հնարավոր տարբերակ:

Եթե ​​տիեզերքի խտությունը ավելի մեծ է, քան կրիտիկական խտությունը, ինքնահոս կվերցնի, ընդարձակումը կանգ է առնում, և տիեզերքը փլուզվում է ինքն իրեն, ինչը հայտնի է որպես Մեծ ճռճռոց: Նման տիեզերքը փակ տիեզերք է:

Եթե ​​տիեզերքի խտությունը ճշգրիտ հավասար է կրիտիկական խտությանը, ապա տիեզերքն ըստ էության հարթ է: Այն ընդլայնվում է, բայց շատ երկար ժամանակ անց ընդլայնման արագությունը դառնում է զրոյի:

Եթե ​​խտությունը կրիտիկական խտությունից պակաս է, տիեզերքը շարունակում է ընդլայնվել, դա բաց տիեզերք է: Սա կարող է հանգեցնել մեծ ճեղքման:

Ի՞նչն է մղում այս ընդլայնմանը:

Նման տիեզերք չկա, որը կոչվում է տիեզերքի կենտրոն, որտեղից տարածվում են սուբյեկտները: Իրերը կենտրոնից հեռու չեն, բայց հեռանում են միմյանցից: Տարածությունն ընդլայնվում է: Մենք դա չենք տեսնում մեր արևային համակարգում, կամ էլ մեր գալակտիկայում, այն էականորեն գնահատելի է, քանի որ նման շրջանների ծանրությունը բավականաչափ ուժեղ է: Բայց տիեզերաբանական մասշտաբով իրերը հեռանում են միմյանցից, և արագությունը, որով կատարվում է ընդլայնումը, կայուն չէ, բայց աճում է: Ամեն ինչ ավելի արագ և արագ հեռանում են միմյանցից:

Մեր տիեզերքի մեծ մասը մութ էներգիա է, և ասում են, որ այս մութ էներգիան այն է, ինչը մղում է ընդլայնումը:

Վարկ: SciTechDaily

Այս խորհրդավոր երևույթը վերծանելու համար վերջերս տեղի են ունեցել բազմաթիվ զարգացումներ: Baryon Acoustic Oscillations ծրագիրը և Baryon Oscillation Spectroscopic հետազոտությունը (BOSS) մեծ առաջընթաց են արձանագրել:

ԲԱՕ-ների և քվասարերի մասին

Baryon Acoustic Oscillations- ը (BAO) սառեցված մասունքներ են, որոնք մնացել են նախածննդյան տիեզերքից: Նրանք իդեալական տիրակալներ են 21-րդ դարի տիեզերական հեռավորության չափման համար: Տրված գնահատականները, առաջին անգամ, բոլորովին արմատավորված են հասկանալի, գծային ֆիզիկայի մեջ: (Բրյուս և Ռենե)

Վաղ տիեզերքը բաղկացած էր տաք, խիտ պլազմայից: Սա ներառում էր բարիոններ և էլեկտրոններ: Baryons- ը զանգվածային տարրական մասնիկներ են, որոնք բաղկացած են երեք քառյակներից: Նեյտրոնները և պրոտոնները բարիոններ են (astro.ucla):

Քանի որ պլազման այդքան խիտ էր, ֆոտոնները չէին կարող ազատորեն անցնել տիեզերք, քանի որ ենթարկվում էին Թոմսոնի ցրմանը, ուստի ֆոտոնները ըստ էության զուգակցվում էին առկա նյութի հետ:

Ժամանակի ընթացքում պլազման սառչում էր և էլեկտրոնները զուգակցվում պրոտոնների հետ ջրածնի ձևավորման համար: Քանի որ ֆոտոնները ավելի քիչ են շփվում չեզոք նյութի հետ, նրանք այժմ կարողացան ազատ ճանապարհորդել: Տարածքը թափանցիկ դարձավ ֆոտոնների համար: Ֆոտոնները քայքայվել էին:

Հաշվի առեք, որ նախնական վերազինման տեղի ունենալուց առաջ տեղի է ունեցել նախնական պլազմայի խիտ շրջանում ծագած անհանգստություն: Սա պարունակում է մուգ նյութ, բարիոններ և ֆոտոններ: Պլազմը միասնական է, բացառությամբ այս խիտ շրջանի:

Բարձր ճնշումը բարիոն-ֆոտոնի հեղուկը դուրս է մղում դեպի լույսի արագության կեսից ավելին: Մութ նյութը փոխազդում է միայն ձգողականության հետ, ուստի ձևավորում է ալիքի ոլորտի կենտրոնը, որը դիտարկվում է, իսկ բարիոնները և ֆոտոնները միասին դուրս են շարժվում գնդաձև ՝ ճնշման պատճառով: Երբ տեղի է ունենում ջնջում, ֆոտոնները քայքայվում են բարիոններից և փախչում շարժվող ոլորտից ՝ արագորեն հոսելով հոսքի մեջ: Բարիոնի ոլորտը ֆիքսվում է այդ հեռավորության վրա, այն կանգառում է ՝ կորցնելով շարժիչ ճնշումը: Այլևս ֆոտոն-բարիոնային փոխազդեցությամբ, ներկա միակ ուժը մութ նյութի գրավիտացիոն ուժն է, և արդյունքում բարիոնները կամաց-կամաց սկսում են ձգվել դեպի կենտրոն: Հավասարակշռություն է հաստատվում, և, վերջապես, կան չափազանց խիտ շրջաններ ինչպես արտաքին ոլորտում, այնպես էլ ներքին միջուկում: Այս արտաքին կեղևը կոչվում է ձայնային հորիզոն: Սրանք դիտարկվում են որպես անիզոտրոպներ CMB ճառագայթման (տիեզերական միկրոալիքային վերի ճառագայթման) և գալակտիկաների տարածական բաշխման մեջ: Այս տատանումները զարգացել են գալակտիկաների այսօրվա պատերի և արձակուրդների մեջ, ինչը նշանակում է, որ այս բարիոնի ձայնային տատանումների (BAO) սանդղակը տեսանելի է այսօր գալակտիկաների մեջ:

BAO ծրագիրը հիմնականում ենթադրում է զանգվածային խտության դաշտի կցորդ գտնել և հաշվարկել դրա 2 կետանոց գործառույթը: 2 բալանոց գործառույթում գտնվող հատկությունները համապատասխանում են ձայնային հորիզոնին: Իմանալով տեսանկյունը, թե ինչ հեռավորություն է ընկնում, չափվում է d (z): Z ~ 103 արժեքի հետ համեմատելը մեզ թույլ է տալիս սահմանափակել մութ էներգիայի էվոլյուցիան (astro.berkeley.edu)

Վարկ ՝ www.astro.ucla.edu

Օգտագործելով Baryon Oscillation Spectroscopic հետազոտությունը (BOSS), ֆիզիկոսների երկու թիմեր բարելավվել են գիտնականների պատկերացմամբ այն արագ խորհրդավոր մթնոլորտի մասին, որը մղում է արագացող տիեզերքը:

Այդ նպատակով օգտագործվում են քվասերը: Քվասերը շատ բարձր լուսավորության աստղագիտական ​​առարկաներ են, որոնք հայտնաբերված են որոշ գալակտիկաների կենտրոններում և ապահովված են մեծ արագությամբ գազի պարույրով դեպի ծայրահեղ մեծ սև անցք: Ամենապայծառ քվազարները կարող են գերազանցել գալակտիկաների բոլոր աստղերին, որտեղ նրանք բնակվում են, ինչը նրանց տեսանելի է դարձնում անգամ միլիարդավոր լույսի տարիների հեռավորության վրա: Քվազարները հայտնի և հեռավոր ամենահիասքանչ առարկաներից են (Britannica):

Վարկ. Ժողովրդական մեխանիզմ

Գերադասելի սև անցքերը, որոնք ուժ են տալիս ռադիոակտիվներն ու քվասերը, կարևոր դեր են խաղում գալակտիկաների զարգացման մեջ: Քվասերը շրջապատված են փոշուց: Գալակտիկաների լույսի լույսը հոսում է այդ փոշու միջով ՝ բացահայտելով ԲԱՕ-ի արդյունքը:

Օգտագործելով այս տվյալները, աստղագետները ստեղծել են հեռավոր տիեզերքում դեռ գալակտիկաների ամենահիանալի քարտեզը `առաջարկելով պատուհան դեպի անցյալը և, հնարավոր է, մութ էներգիան:

BOSS- ն օգտագործում է հատուկ ձևավորված գործիք, որը կոչվում է սպեկտրոգրաֆիա SDSS 2.5 մետր աստղադիտակի վրա, Նոր Մեքսիկայի Apache Point աստղադիտարանում: Ծրագիրը նպատակ ունի վեց տարվա ընթացքում դիտել ավելի քան մեկ միլիոն գալակտիկա (space.com):

Բարիոնի ձայնային տատանումների հայեցակարգի նկարազարդում, որոնք տպագրվել են վաղ տիեզերքում և մինչ օրս կարելի է տեսնել գալակտիկական հետազոտություններում, ինչպիսին է BOSS Կրեդիտը. Sgss3.org

SDSS-II LRG- ների և BOSS DR9 CMASS գալակտիկայի էներգիայի սպեկտրի համեմատություն: Կոշտ գծերը ցույց են տալիս ամենալավ մոդելները: Վարկ. Անդերսոն et al. 2012 թ

Այս բարիոնի ձայնային տատանումները այժմ չափվել են գալակտիկաների բաշխման մեջ:

Օգտագործելով ձայնային սանդղակը, որպես ֆիզիկական տրամաչափված տիրակալ, անկյունային տրամագծի հեռավորությունը չափվելու է 1% ճշգրտությամբ `redshiftներում z = 0.3 և z = 0.55: BOSS- ը չափելու է նաև քվազի կլանման գծերի և տիեզերական ընդարձակման արագության բաշխումը H (z): Այս չափումները կտրամադրեն պահանջվող թեստեր մութ էներգիայի տեսությունների և տիեզերական արագացման ծագման համար: (sdss3.org)

Այսպիսով, մենք տեսնում ենք, որ ԲԱՕ-ների ուսումնասիրությունը նոր ճանապարհ է բացել և հետախուզման նոր ուղի: Նրանք ավելի լավ պատկերացում են տալիս, թե ինչպես է տիեզերքն աշխատում, դրա բնույթն ու պահվածքը: Օրեցօր մենք դանդաղորեն, բայց անպայման ձգում ենք դեպի տիեզերքի ճշմարտությունները և հրաշալի գաղտնիքները քողարկելը:

Հղումներ

· Https://www.space.com/15101-dark-energy-distant-galaxy-map.html

· Http://www.sdss3.org/surveys/boss.php

· Https://www.space.com/26279-universe-expansion-measution-quasars-boss.html

· Http://www.astro.ucla.edu/~wright/glossary.html#BAO

· Http://www.loc.gov/rr/scitech/mysteries/universe.html

· Https://edition.cnn.com/2014/04/08/tech/innovation/universe-expansion-astronomers/index.html

· Http://www.astro.ucla.edu/~wright/BAO-cosmology.html

· Http://skyserver.sdss.org/dr1/en/astro/universe/universe.asp

· Http://w.astro.berkeley.edu/~mwhite/bao/

· Https://www.britannica.com/science/quasar

· Աստղագիտական ​​պատմության և ժառանգության հանդես, 17 (3), 267–282 (2014), քվասարների հայտնաբերումը և դրա հետևանքները, KI Kellermann

· Baryon Acoustic Oscillations, Bruce A. Bassett & Renee Hlozek, Dark Energy, Ed. Պ. Ռուիզ-Լապուենտե, 2010