Новый большой обзор далеких сверхновых позволил оценить содержание во Вселенной темной энергии и вычислить скорость ее расширения. Однако эти цифры не разрешили, а лишь усугубили старый парадокс космологии. Они еще больше не совпадают с такими же точными результатами, но полученными при наблюдениях реликтового фона.
G299 — остаток сверхновой типа Ia / ©NASA, CXC, University of Texas
Для оценки космических расстояний используют стандартные свечи — далекие объекты с точно известной светимостью. К ним относятся, например, сверхновые типа Ia, которые связаны с термоядерными взрывами белых карликов, перетянувших слишком много вещества от близкой соседней звезды. На краткое время такие вспышки могут сиять ярче целой галактики и становятся видны на дистанциях в миллиарды световых лет. Поскольку взрывы происходят при достижении строго определенной массы, их истинная яркость почти одинакова, а видимая зависит от расстояния. Это и позволяет использовать их в качестве стандартных свечей.
В конце 1990-х именно сверхновые типа Ia позволили заметить ускоряющееся расширение нашей Вселенной. С тех пор появились новые наблюдения, уточняющие скорость этого процесса. Несколько лет назад в рамках обзора Pantheon астрофизики проанализировали светимости примерно тысячи далеких сверхновых. А теперь они дополнили и расширили эти данные: новый обзор Pantheon+ включил уже более 1500 сверхновых на расстояниях вплоть до 10,7 миллиарда световых лет. Он позволил еще раз оценить скорость расширения Вселенной, содержание в ней темной материи и энергии. Отчет о работе опубликован в The Astrophysical Journal.
По этим оценкам, 33,8 процента нашего мира приходится на гравитирующую материю, обычную и темную. Остальные 66,2 процента составляет темная энергия — таинственная сущность, которую связывают с расширением Вселенной. Скорость этого расширения описывается постоянной Хаббла, которую астрономы определили в 73,4 километра в секунду на мегапарсек. Иначе говоря, ближняя Вселенная расширяется со скоростью почти 260 тысяч километров в час на каждый мегапарсек, который, в свою очередь, составляет около 3,26 светового года. Это чуть больше прошлых оценок, полученных при наблюдениях сверхновых.
К сожалению, эти цифры не разрешили известного космологического кризиса, связанного с постоянной Хаббла. Проблема в том, что данные разных наблюдений дают заметно разные результаты. В частности, исследования микроволнового фона Вселенной указывают на более низкие значения постоянной — 66,9 километра в секунду на мегапарсек. Результаты Pantheon+ лишь усугубили разрыв между этими значениями и теми, что получаются из наблюдений сверхновых. Более того, отклонение достигло пресловутой величины в пять сигм (σ) — значит, оно статистически достоверно, а шансы на случайность не превышают один на миллион. Проблема остается, требуя новых моделей, объясняющих это различие.
Комментарии
Правильно ли сказать, что если считать по "стандартным свечам" объекты на границе видимой Вселенной "убегают" от нас со скоростью вплотную близкой к скорости света или даже большей нее?
Из-за того, что скорость расширения Вселенной непостоянна, самые далёкие объекты раньше улетали от нас медленнее, чем сегодня. Поэтому то, что мы сейчас можем наблюдать как самые далёкие объекты, сейчас может улетать от нас быстрее скорости света.
"Но это же невозможно!" (Л. Е. Хоботов)
Предполагается, что само пространство расширяется, поэтому возможно разбегание со сверхсветовой скоростью без нарушения теории относительности.
Да. Одно время я вообще считал, что пространство -- это некоторая физическая сущность, обладающая свойством вращения. Нечто вроде "колеса смеха" в парках, и галактики разбегаются с ускорением по этому "нечто", потому что с удалением от "центра вращения" растет угловая скорость вращения этого "нечто"...
Х. Л. Б. в эссе "Сфера Паскаля" пишет:
"В этот малодушный век идея абсолютного пространства, внушаемая гекзаметрами Лукреция, того абсолютного пространства, которое для Бруно было освобождением, стала для Паскаля лабиринтом и бездной. Этот страшился Вселенной и хотел поклоняться Богу, но Бог для него был менее реален, чем устрашающая Вселенная. Он сетовал, что небосвод не может говорить, сравнивал нашу жизнь с жизнью потерпевших кораблекрушение на пустынном острове. Он чувствовал непрестанный гнёт физического мира, чувствовал головокружение, страх, одиночество и выразил их другими словами: "Природа — это бесконечная сфера, центр которой везде, а окружность нигде". "
Эта метафора, похоже, оказалась провидческой, полностью отражающей суть концепции пространства-времени в рамках космологии Биг бэнга. Действительно, Вселенная расширяется равномерно во все стороны, подобно раздувающейся сфере, поверхность которой недостижима. И действительно, всё как наблюдаемое, так и ненаблюдаемое вокруг грандиозное пространство Вселенной, тождественно точке в момент времени t0+ Большого взрыва, которая является центром этой сферы.
Автором сентенции сам Паскаль не является - Борхес излагает всю известную ему предысторию вопроса. Это довольно популярная философская идея, видимо, со времен средневековья. Что еще раз показывает, что хорошая философия иногда может интуитивно предвосхитить теории самой строгой в математическом смысле физики.
Не совсем так. По факту нет сверхсветовой скорости разбегания. Как я написал выше: "это только, наблюдаемый эффект"
Да ладно уж, не будем стесняться - сверхсветовая так сверхсветовая. В конце концов, скорость света настолько черепашья для размеров Вселенной, что глупо было бы полагать, что не существует путей ее превышения)
Гравитация, тяготение (в отличие от гравитационных волн) по мнению некоторых исследователей вообще не имеет атрибута или свойства скорости.
На самом деле, можно говорить об УСЛОВНЫХ сверхсветовых скоростях (без нарушений СТО и ОТО Эйнштейна) в двух случаях. Высокоскоростные потоки частиц от гамма-всплесков могут превышать скорость света в окружающих их газовых облаках (если говорить о джетах при взрыве сверхновых, например). Тут нет нарушения относительности Эйнштейна, потому что частицы движутся только быстрее, чем свет в потоке, но не быстрее света в вакууме. И в случае квантовой запутанности частиц. Тут образуется взаимосвязь между, например, двумя фотонами МГНОВЕННО. И эта взаимосвязь может быть на сколь угодном расстоянии.
Предположить возможность движения объекта, обладающего массой, со сверхсветовой скоростью весьма затруднительно. Уже при достижении скорости света, масса объекта становится БЕСКОНЕЧНО большой. А всякие там Варп-двигатели и прочее - околонаучная фантазия )
Квантовый мир, на мой взгляд, это другой план реальности, в который нам, обитателям макромира, хода нет и никогда не будет. Так что запутанность, боюсь, нам никогда ничем не поможет. А вот манипуляции с кривизной пространства, мне кажется, вполне перспективная тема. Там, правда, обычно нужна экзотическая материя, но кто сказал, что ее не существует? Вот разберемся с природой темной энергии, там, глядишь, что-то и забрезжит)
"...хода нет и никогда не будет" (в квантовый мир)
Как так? Законы квантовой физики уже имеют практическое применение. Например, на основе квантовой запутанности частиц разработана технология защиты передаваемой информации от несанкционированного доступа. Кроме того, ведутся активные исследования по совершенствованию уже существующих квантовых компьютеров. Квантовая химия, квантовая оптика, квантовые вычисления и т.д. А тут можно почитать базис по теме:
https://hightech-fm.turbopages.org/hightech.fm/s/2021/04/26/quantum-changings
Это все понятно и общеизвестно. Я имел ввиду, что запутанность нам ничем не поможет в контексте сверхсветового движения, о котором шла речь.
Мы можем использовать некоторые свойства квантового мира в той мере, в какой они проявляются в нашем макромире. Но сам этот мир для нас закрыт. Между запутанными частицами есть взаимосвязь, а значит, видимо, передается и какая-то информация. Но это информация не из нашей реальности, нашу обычную информацию через запутанность передать принципиально невозможно (без использования обычного канала связи). Я думаю, что принцип неопределенности, запутанность, суперпозиция состояний и прочие подобные свойства квантового мира, несовместимые с нашим макромиром, неразложимы на какие-то более простые процессы и явления, поскольку составляют, говоря математически, набор аксиом, отличный от набора аксиом нашего мира.
В целом согласен. Но! Физики не оставляют попыток объединить квантовую механику с ОТО. Видимо, некие перспективы есть раз уж так усиленно работают над этим. Им (физикам) виднее... )
"...манипуляции с кривизной пространства... "
Для этого надо научиться манипулировать с объектом, обладающим огромной гравитацией или непосредственно с ОЧЕНЬ большой энергией. Таких технологий пока нет и не предвидится в ближайшей перспективе. Отрицательная энергия - абсолютно гипотетическая энергия. Вы, однако, романтик )
Речь не о ближайшей перспективе, а о принципиальной возможности.
Человечество всю свою историю занималось освоением все более мощных источников энергии, так что для него это задача в некоторой степени даже рутинная. А что касается отрицательной энергии, массы и пр. экзотики, так античастицы, скажем, изначально появились как одно из возможных решений уравнений Дирака, и лишь потом были обнаружены экспериментально. Решения с отрицательная массой и энергией для этого уравнения тоже есть, как и для гравитационного уравнения Эйнштейна, что, на мой взгляд, дает надежду на возможность существования таких форм материи в реальности.
Один удалённый край вселенной неотличим от диаметрально противоположного края вселенной, хотя очевидно, что они между собой никак не могли провзаимодействовать и ничего друг у друге "не знают". Это привело теоретиков к мысли о том, что в жизни вселенной был период инфляции - период сверхсветового расширения (хотя говорить о скорости света, да и вообще о скорости причинности в момент большого взрыва сложно, но не будем плодить сущности).
Поэтому я бы сказал, что во вселенной можно v >= c, но нельзя dv >= c (за это меня можно побить).
"...может улетать от нас быстрее скорости света"
Ну, уточнение: не быстрее скорости света, а даёт наблюдаемый эффект превышения скорости света. Поэтому никаких противоречий нет.
"Астрономы уточнили скорость расширения Вселенной"«Никто пока не знает, что именно из себя представляет Великий аттрактор – почему все галактики сбегаются к нему?»
Моё мнение - галактики движутся в энергетическую яму (низкая плотность энергии пространства), исходную область Большого взрыва.
Вселенная не расширяется, а, наоборот, идет процесс сжатия.
Выравнивание плотности темной энергии привело к тому, что материя, окружённая темной материей, взаимодействующей с тёмной энергией, возвращается, с ускорением, в исходную зону большого взрыва, с пониженной плотностью тёмной энергии. ✨
😉
Великий аттрактор? Обычно, истиной является самое простое и логичное объяснение - это сверхскопление галактик. Оно (скопление) настолько массивно, что гравитирующей составляющей достаточно для "стягивания" других галактик. К сожалению, наблюдательных данных нет, т.к. Великий аттрактор находится вне зоны прямой видимости. Мешает сам Млечный Путь (плоскость диска нашей галактики). Окажись наша планета на другой стороне диска галактики, то и напрямую посмотреть в эту область можно было бы )