Autorzy nowego, potencjalnie kontrowersyjnego badania sugerują, że ekspansja wszechświata może być iluzją. To nowe spojrzenie na kosmos rozwiązuje zagadkę ciemnej energii i ciemnej materii, które według naukowców stanowią około 95% całej energii i materii we wszechświecie, ale pozostają owiane tajemnicą. Nowe podejście zostało szczegółowo opisane w artykule opublikowanym w czasopiśmie Classical and Quantum Gravity przez profesora fizyki teoretycznej Uniwersytetu Genewskiego Lucasa Lombreisera.

Czym jest ekspansja wszechświata?

Zgodnie z ogólnie przyjętą teorią, Wszechświat narodził się wraz z Wielkim Wybuchem i wyglądał jak bardzo gorący i gęsty punkt. Po niewyobrażalnie małych ułamkach sekundy rozpoczęła się ekspansja (lub inflacja) Wszechświata. Sama przestrzeń rozszerzała się szybciej niż prędkość światła. W tym okresie Wszechświat powiększył się co najmniej 90 razy.

Po inflacji, wzrost wszechświata był kontynuowany, ale według NASA w wolniejszym tempie. Gdy przestrzeń rozszerzała się, ochładzała się i tworzyła się materia. Sekundę po Wielkim Wybuchu wypełniły ją neutrony, protony, elektrony, antyelektrony, fotony i neutrina.

Ten obraz całego nieba przedstawia rodzący się wszechświat. Pokazuje wahania temperatury z wiekiem 13,7 miliarda lat. Zdjęcie dzięki uprzejmości NASA

Około 380 000 lat po Wielkim Wybuchu materia ochłodziła się na tyle, by uformować atomy w erze rekombinacji, w wyniku czego powstał przezroczysty, elektrycznie neutralny gaz. Jednak po tym momencie wszechświat pogrążył się w ciemności, ponieważ nie powstały jeszcze żadne gwiazdy ani inne jasne obiekty. Około 400 milionów lat później wszechświat zaczął wychodzić z kosmicznych wieków ciemnych w erę rejonizacji. W tym czasie, trwającym ponad pół miliarda lat, wystarczająco dużo skupisk gazu zapadło się, tworząc pierwsze gwiazdy i galaktyki, których energetyczne światło ultrafioletowe zjonizowało i zniszczyło większość neutralnego wodoru.

Chociaż ekspansja wszechświata stopniowo zwalniała, ponieważ materia przyciągała się do siebie pod wpływem grawitacji, około 5 lub 6 miliardów lat po Wielkim Wybuchu, według NASA, tajemnicza siła (ciemna energia) zaczęła przyspieszać ekspansję wszechświata. Uważa się, że proces ten trwa do dziś.

Dowody na ekspansję i stałą kosmologiczną

Naukowcy wiedzą, że wszechświat rozszerza się z powodu przesunięcia ku czerwieni, czyli rozciągnięcia długości fali światła w kierunku czerwonego końca widma, gdy emitujący je obiekt oddala się od nas. Odległe galaktyki mają większy przeskok ku czerwieni niż te znajdujące się najbliżej Ziemi. Sugeruje to, że galaktyki te oddalają się od nas coraz bardziej.

Niedawno naukowcy znaleźli dowody na to, że ekspansja wszechświata nie jest stała, ale w rzeczywistości przyspiesza. Istnieje termin określający to zjawisko, znany jako stała kosmologiczna lub lambda.

W czym tkwi problem?

Stała kosmologiczna przyprawia kosmologów o ból głowy, ponieważ przewidywania fizyki cząstek elementarnych dotyczące jej wartości różnią się od rzeczywistych obserwacji o 120 rzędów wielkości. Z tego powodu stała kosmologiczna nazywana jest „najgorszą prognozą w historii fizyki”.

Gromada kulista NGC 6397. Zdjęcie dzięki uprzejmości NASA/Francesco Ferraro/Bologna Observatory.

Kosmolodzy często próbują rozwiązać rozbieżność między różnymi wartościami lambda, proponując nowe cząstki lub siły fizyczne. Jednak autorzy nowego badania rozwiązali ten problem poprzez ponowne przemyślenie istniejących wersji.

Co sugeruje nowe badanie?

W matematycznej interpretacji Lombrisera Wszechświat nie rozszerza się, ale jest płaski i statyczny, jak kiedyś uważał Einstein. Obserwowane efekty wskazujące na ekspansję można wyjaśnić ewolucją mas cząstek, takich jak protony i elektrony, w czasie. W tej interpretacji cząstki powstają z pola, które przenika czasoprzestrzeń. Stała kosmologiczna jest określana przez masę tego pola. Ponieważ pole to fluktuuje, masy generowanych przez nie cząstek zachowują się w ten sam sposób. Stała kosmologiczna nadal zmienia się w czasie, ale w tym modelu proces ten jest spowodowany zmianą masy cząstek w czasie, a nie ekspansją wszechświata.

Fluktuacje pola prowadzą do większych przesunięć ku czerwieni w odległych gromadach galaktyk, niż przewidują tradycyjne modele kosmologiczne. Tak więc stała kosmologiczna pozostaje zgodna z przewidywaniami modelu.

Przepis na ciemny wszechświat

Nowa struktura Lombrisera rozwiązuje również kilka innych palących problemów w kosmologii, w tym naturę ciemnej materii. Ten niewidzialny materiał przewyższa liczbę zwykłych cząstek materii w stosunku 5 do 1, ale pozostaje niezrozumiały, ponieważ nie wchodzi w interakcje ze światłem.

Fizyk zasugerował, że fluktuacje pola mogą również zachowywać się jak pole aksjonowe. Jednocześnie aksjony są hipotetycznymi cząstkami, które są uważane za jednego z proponowanych kandydatów do roli ciemnej materii. Fluktuacje te mogłyby również „pozbyć się” ciemnej energii, hipotetycznej siły, która rozciąga strukturę przestrzeni, a tym samym coraz szybciej rozdziela galaktyki. W nowym modelu efekt ciemnej energii zostanie wyjaśniony masami cząstek, które w późniejszych okresach Wszechświata wybrały inną ścieżkę ewolucji.


Opracował: Amon
www.strefa44.pl
www.strefa44.com.pl
Kategorie: Nauka / Kosmos

Zostaw komentarz


Aby zatwierdzić komentarz skorzystaj z dolnego suwaka *


  • Facebook

Szukaj temat