22.03.2020
Александр Березин
31

Странное расширение Вселенной объяснили нашим проживанием в «пустыне»

4.7

Одна из крупнейших проблем современной физики — загадка скорости расширения Вселенной. По одному методу измерения она выходит одной, по другому — совсем иной. С физической точки зрения так быть не может. Новая работа утверждает, что на самом деле проблема вполне решаема. Достаточно предположить, что наша часть Вселенной по какой-то неизвестной причине крайне обеднена материей.

Реликтовое излучение
Карта реликтового излучения по данным космической обсерватории “Планк”. Красная полоса в центре – засветка от Млечного пути, диска нашей галактики / ©Wikimedia Commons

В 1990-х годах астрономы обнаружили, что Вселенная расширяется, причем с ускорением. Открыли это, наблюдая за красным смещением сверхновых типа Ia. Они взрываются с практически одинаковой энергией, поэтому, сравнивая светимость разных сверхновых между собой, просто выяснить, насколько они удалены от Земли.

После создания «карты расстояний» астрономы сравнили красное смещение излучения всех этих сверхновых. Оказалось, что длина волн света от более дальних из них больше, чем следует ожидать в статичной Вселенной. Объяснить это можно только в том случае, если Вселенная расширяется с определенной скоростью.

Через десяток лет данные сверхновых проверили иным способом – анализом параметров реликтового излучения из ранней Вселенной. Неожиданно оказалось, что расширение пространства-времени регистрируют оба метода, но вот скорость его почему-то разная, что физически невозможно.

В поисках ошибок измерений, чувствительность обоих методов неоднократно совершенствовали. Но, несмотря на все уточнения, расхождения оставались слишком большими. По первому методу пространство диаметром в 3,26 миллиона световых лет расширяется на 74,0 километра в секунду, а по второму — только на 67,4 километра в секунду.

Лукас Ломбризье (Lucas Lombriser) из Женевского университета (Швейцария) предложил неожиданное и довольно изящное решение проблемы. Он обратил внимание на то, что для расчетов скорости расширения Вселенной по реликтовому излучению используется предположение, что материя (скопления галактик) в пространстве распределена равномерно.

Между тем, на сегодня это скорее гипотеза, чем доказанный научный факт. Действительно, большинство ученых считает, что на больших масштабах такое распределение должно быть равномерным. Но наблюдательных фактов за этой убежденностью пока нет.

Галактика М106, часто используемая для калибровки дистанций до далеких объектов Вселенной / ©NASA

Исследователь в своей статье в Physics Letters B рассчитал такой вариант строения Вселенной, когда Галактика, в которой мы живем, находится внутри пузыря диаметром в четверть миллиарда световых лет. Причем плотность материи внутри него вдвое ниже, чем вне. По его расчетам, гравитационное воздействие материи внутри этой «пустыни» на пролетающее через нее излучение будет заметно слабее, чем в случае Вселенной без «пузырей».

В результате реликтовое излучение из ранней Вселенной будет доходить до Земли заметно искаженным по своим параметрам. У земного наблюдателя будет складываться ощущение, что Вселенная расширяется медленнее, чем она это делает на самом деле. То есть скорость ее расширения по сверхновым ближе к истине, а по реликтовому излучению — занижена.

Новая гипотеза весьма значима для современной космологии. В отличие от других объяснений «странной» скорости расширения пространства, она не требует изобретения некоей «новой физики», а оперирует уже известными законами. Но решая одну проблему, она может породить другую, только уже не у физиков, а у астрономов.

Предположительно, диаметр Вселенной около 90 миллиардов световых лет. Наличие в ней «пустынь» типа той, в которой живем мы, означает, что во Вселенной возможны неоднородности огромных размеров. Такая ситуация не могла сложиться сама по себе: что-то должно было предопределить «пустынность» нашего сектора пространства-времени. Какой фактор на это повлиял, каковы точные границы «пустыни», в которой мы живем, — все это вопросы, на которые пока лишь предстоит найти ответы.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

4 декабря
Мария Осетрова

Две международные исследовательские группы опубликовали в журнале Science новые методы детекции инфракрасного света: для этого обе группы предлагают сначала сместить спектр излучения в видимую область. Это позволит разработать недорогие способы обнаружения загрязнений, отслеживания раковых заболеваний, проверки газовых смесей и дистанционного зондирования внешней Вселенной.

Сегодня, 12:13
Сергей Васильев

Экзопланета Gliese 367b вращается крайне близко к своей звезде, делая полный оборот за несколько земных дней: из-за тесного соседства она потеряла легкие оболочки, и большую часть ее занимает плотное ядро.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

Позавчера, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

3 декабря
Алиса Гаджиева

У погибшего почти 70 миллионов лет назад хищника была трудная жизнь: помимо обычного набора проблем, таких как схватки с сородичами, он страдал от зубной боли.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

[miniorange_social_login]

Комментарии

31 Комментариев

-
0
+
na dannyu moment vremeni chelovecheskiu mozg ne smozet ponjat , ja dumau s pomochczu iskustvennogo intelekta moshnych kwantowyh komputerov kotorye izobretut novye technologii i spomochu etih technologij mogno budet nauti otvet na eti voprosy . No otvety najdennye AI (II) ne smogut byt ponjatny gomo sapiensu obychnomu mozgu < tolko gibrid chelowekorobot smoget prinjat info i ego obrabotat Nugno vremja , i vse uznaem , novye technologii i vremja .
А в чем вы его тут видите, если не секрет?
-
0
+
Предположительно, диаметр Вселенной около 90 миллиардов световых лет. Интересно, а дальше что? За этим диаметром? Опять слоны на черепахе?
    Это диаметр области, где существует пространство-время. "За ней" известное нам пространство-время не существует. То есть никакого "за ней" нет. Попробую аналогию. Поверхность Земли полмиллиарда квадратных километров. А что за ее краем ней? А нет никакого "за краем поверхности Земли" -- ни слонов, ни черепахи. Просто нет дальше поверхности Земли: она образует поверхность сферы, ограниченное по площади двумерный (да, я знаю про горы и впадины, аналогия все же использует упрощение) объект. Если вы будете лететь прямо над ней на гипотетическом самолете с неограниченной дальностью, то рано или поздно прилетите в исходную точку. Также и со Вселенной. Предположим, какой-то объект пролетит 90 млрд световых лет. Куда он попадет? Нет, не на край Вселенной к слонам и черепахам (потому что никакого края нет, и Вселенная образует ограниченное по объему трехмерное пространство). Он просто вернется на исходное место (правда, за время пути с реалистичными скоростями там уже сильно все поменяется)..
    +
      ещё комментарии
      -
      0
      +
      Это безумно интересно! Нас когда-то учили, что вселенная бесконечна. Это тоже трудно вообразить, но этот вариант ещё сложнее. То есть, грубо говоря, шар диаметром 90 млрд световых лет... болтается... где?? В нигде? А это как??? Очень жаль, что ни этого, ни многого другого мы так никогда и не узнаем...
        "Нас когда-то учили, что вселенная бесконечна." А где вы увидели у описанной Вселенной конец? Где конец у поверхности земного шара? У кольца нет конца. У поверхности сферы или внутренностей четырехмерного пузыря пространства-времени его тоже нет. Конечно, объем текущей Вселенной ограничен, но это как раз скорее хорошо. "болтается... где?? В нигде? А это как???" Мы не знаем достоверно, является ли Вселенная единственным существующим пространством-временем, потому что даже если она и болтается в чем-то, то способов попасть наружу пока не придумано. Вот, допустим, в черную дыру мы упасть можем, а выпасть из нее - никак. Вот из нашей Вселенной пока способа выбраться неизвестно. Поэтому ответ на ваш вопрос: мы не знаем. Возможно, кроме нее ничего нет, и тогда Вселенная буквально болтаемся "в нигде". Возможно, есть еще что-то, и тогда она болтается "в где-то". Но это вопрос, лежащий за пределами достоверно известного современной физике и космологии.
          28.03.2020
          -
          0
          +
          "Пределы достоверно известного" это всего лишь предположения более или менее обоснованные. Да и как может быть иначе в отношении объектов которые (предположительно) существуют невообразимое число лет в совершенно не сопоставимых масштабах. И будут существовать (вероятно) еще столько же, когда от нас с вами, да что там от Земли и Солнца не останется даже пыли. Особенно если учесть не маленькую вероятность, что человечество живет в виртуальной реальности и все это великолепие только имитация.
        Это заблуждение. Вселенная безгранична и бесконечна.
          Никто и не говорит, что у нее есть границы. Как нет границ у поверхности земного шара. А вот конечна - это да. Для известной Вселенной диаметр чуть более 90 млрд световых лет. И это научный консенсус на сегодня.
      Чушь и глупости! У каждой точки пространства свой центр вселенной. Наблюдаемая нами метагалактика в нашем случае с землей в центре. Если представить что наблюдатель будет относительно нас у края этой видимой нам сферы. То для него будет доступна информация которая скрыта для нас! И так до бесконечности. То что мы не видим за пределы метагалактики это не значит что там ничего нет. Просто пространство за сферой расширяется быстрее скорости света относительно нас.
        "Просто пространство за сферой расширяется быстрее скорости света относительно нас. " Простите, но это сильно далеко от физики. Вы прежде чем такое заявлять сначала попробуйте отыскать, что на эту тему считает современная наука. Такой точки зрения, что вы изложили у мэйнстрима нет.
          Что будет видеть наблюдатель из галактики которая располагается от нас на 40 миллиардов световых лет? 😂 точно также как и мы сферу в 90 миллиардов световых лет, только он будет находиться в центре. И для него мы будем на краю, а с другой стороны галактики которые нам недоступны. У вселенной нет определенного центра! Центр абсолютно каждая точка в пространстве. И из за того что вселенная постоянно расширяется с ускорением, нам к сожалению некогда не заглянуть за сферу Хабла. В будущем материальные объекты настолько удаляется от нас что кроме своего галактического скопления мы не увидим ничего...
            "Что будет видеть наблюдатель из галактики которая располагается от нас на 40 миллиардов световых лет? 😂 точно также как и мы сферу в 90 миллиардов световых лет, только он будет находиться в центре. И для него мы будем на краю, а с другой стороны галактики которые нам недоступны" Нет, не так. Он действительно будет находиться в центре, со своей точки зрения. Но видеть он будет а) нас на одной стороне небесной сферы б) и в противоположном направлении те галактики, что в 40 млрд световых годах от нас с другой, относительно такого второго наблюдателя, стороны нашей небесной сферы. "У вселенной нет определенного центра! " Меня за это агитировать не надо. Достаточно очевидно, что, исходя из наших сегодняшних знаний, его нет (хотя есть гипотезы, которые могут эту ситуацию изменить, но на сегодня они не доказаны). "И из за того что вселенная постоянно расширяется с ускорением, нам к сожалению некогда не заглянуть за сферу Хабла." Да что вы такое говорите. А вас не беспокоит, что сфера Хаббла имеет радиус 13,8 млрд световых лет, а мы видим объекты. которые сейчас отстоят от нас на 40 млрд световых лет? Вы забываете, что мы видим далекие объекты такими, какими они были в прошлом. И, таким образом, вполне можем видеть объекты, которые за пределами сферы Хаббла, какой она является на сегодня. "В будущем материальные объекты настолько удаляется от нас что кроме своего галактического скопления мы не увидим ничего... " А вот это вот довольно маловероятно. Наиболее вероятны сегодня варианты. когда расширение сменится сжатием. Отчего упомянутый вами феномен так и не реализуется.
              Про сферу Хабла вы правы. Я имел ввиду горизонте частиц. Вот загуглите и это тоже. Почему же мы не видим повторяющихся галактик? Вы сами пишите около научную ахинею достойную РенТв
      28.03.2020
      -
      4
      +
      Вы считаете, что Вселенная пятимерна?
        Смотрите. Считать можно тогда, когда есть, в принципе есть, возможность проверить гипотезу. Я такого не считаю. Предпочитаю считать то, что укладывается в рамки существующих физических теорий, а не гипотез, далеких от общепринятых. Про пятимерную Вселенную - это гипотезы. причем непроверяемые на сегодня. Непроверяемое - это уже не совсем научное знание.
      28.03.2020
      -
      7
      +
      Вот так и нет прастранства-время? Не знаиш, не гавари.ми ваз закалртим. Ученые-в болоте моченые.
      Наблюдаемая часть (горизонт частиц) стационарной вселенной, имеющей начало, постоянно расширяется со скоростью света. Во вселенной без начала, но с «концом света», где обрываются все мировые линии, горизонт событий отделяет события, которые наблюдатель никогда не сможет увидеть Привычный зрительный горизонт, обусловленный шарообразностью нашей планеты, статичен и не зависит от времени наблюдения (к тому же на километровых дистанциях конечность скорости света не принимают в расчет). Но в применении ко Вселенной понятие горизонта теряет былую простоту. Космическое пространство не двумерно, как земной рельеф, а трехмерно, к тому же Вселенная расширяется, причем с переменной скоростью. Более того, применительно к космическим масштабам необходимо помнить о конечности скорости света. Два горизонта Понятие космологического горизонта ввели в науку вначале 1950-х годов в связи с разработкой теории горячей Вселенной. А в 1956 году крупный специалист по ОТО Вольфганг Риндлер из Корнеллского университета уточнил и расширил эту концепцию в статье «Visual horizons in world-models». Риндлер предложил по‑разному рассматривать космические объекты длительного существования, такие как звезды и галактики с их протяженными мировыми линиями (кривыми в пространстве-времени, описывающими движение тела), и кратковременные эффекты, такие, например, как взрывы сверхновых, которым соответствуют небольшие фрагменты таких линий, а в пределе — просто точки. Корректно описать наблюдаемость объектов обоих типов можно лишь при помощи различных горизонтов. Границу между наблюдаемыми и ненаблюдаемыми мировыми линиями Риндлер назвал горизонтом частиц, а аналогичную границу между точками этих линий — горизонтом событий. Согласно стандартной космологической модели, мы живем в однородной изотропной Вселенной. Отсюда следует, что горизонт частиц представляет собой сферическую поверхность, в центре которой находится наблюдатель. Внутренность сферы заполнена долгоживущими космическими объектами (скажем, галактиками), чей испущенный в прошлом свет приходит к наблюдателю. С внешней стороны этой сферы находятся галактики, которые наблюдатель не может видеть ни на каких этапах их истории, предшествовавших моменту наблюдения. Таким образом, горизонт частиц отсекает наблюдаемую зону Вселенной от ненаблюдаемой, то есть по своей сути не слишком отличается от географического горизонта. А вот горизонт событий не столь нагляден: он разделяет события, которые наблюдатель может увидеть в тот или иной момент времени в своем собственном будущем, от событий, увидеть которые ему некогда не дано. П. С. Текст стырил
    Это наблюдаемый диаметр с земли. Так называемая метагалактика. За пределами наблюдаемой сферы точно такое же пространствовремя и материальные частицы. Просто мы не можем их увидеть из за расширения Вселенной. За этой границей пространствовремя расширяется быстрее чем может передаться информация. То есть быстрее скорости света.
    +
      ещё комментарии
      Может, вы не будете дезинформировать людей? Ну в самом деле, текущая картина мира в космологии довольно однородна, никаких "За пределами наблюдаемой сферы точно такое же пространствовремя и материальные частицы" в ней нет. Если вы сторонник каких-то альтернативных теорий - так и обозначайте это, ссылаясь на авторов таких гипотез. Не запутывайте людей, делая вид, что ваши взгляды - мэйнстрим.
    -
    0
    +
    A mojet tam Czerepahi na slonah , shutki shutkami no tak hoczetsja uznat otvet
-
-5
+
Расширение понимания свойств рассадит в пустыне цветы. Любая частица материи это совокупность свойств. Как взялись константы и почему есть равное движение совокупности свойств частицы? Есть ли жесткость у энергии? А выдуманный большой взрыв людей эволюционирует в макак. Смешные. Тут теория нужна как в математике единица измерения. Человек должен понимать о чем говорит. Интересно, учёным было бы стыдно перед пришельцами? В любом случае им галочка к самооценке. Ещё лайк математикам о неопределенности. Учитесь у науки бабки делать как они делают виртуальные частицы. А по русски волшебная куртка с карманом, в которой всегда есть нужная сумма.
    -
    10
    +
    Более бессмысленного комментария ещё надо придумать, да вряд ли удастся..
    +
      ещё комментарии
      -
      -6
      +
      Мужик, ты знаешь, что такое частица материи? Я знаю совокупность свойств. Для того, чтоб понять то, о чем говорит наука, разложи каждое свойство по отдельности, чтоб не говорить о системе процессов и дай движение каждому так, чтоб это выглядело частицей. А потом вспомни апории Зенона Элейского. Думаю пригодится. Расширений нет. Ещё пару процентов с зарплаты науке ежемесячно плати.
      -
      -5
      +
      Любая частица это совокупность свойств. Которые являются по отдельности измерения для измеряющего. Мы же математически их "кодируем"? Если мы имеем "кодировку", то для физика необходимо иметь физическую точку или величину. А проще говоря, нет ничего равнее двух параллельных линий, чем является равное движение всех свойств отдельной частицы? Ответ прост, нет энергий и есть направленность движения, что является эффектом взаимодействия. То есть если вспомнить квинтэссенцию, то движение это процесс сепарации. Что при взаимодействии будет привычным нам как движение. В любом взаимодействие есть посредник или не существует понятия деффект масс.
    Весна что ли так действует?

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: