Орчлон ертөнц буруу болж хувирав

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Сансар судлаачид шинжлэх ухааны ноцтой асуудалтай тулгараад байгаа нь хүн төрөлхтний ертөнцийн талаарх мэдлэг төгс бус байгааг илтгэнэ. Нарийн төвөгтэй байдал нь орчлон ертөнцийн тэлэлтийн хурд гэх мэт өчүүхэн зүйлтэй холбоотой юм. Баримт нь өөр өөр аргууд нь өөр өөр утгыг илэрхийлдэг бөгөөд өнөөг хүртэл хачирхалтай зөрүүг хэн ч тайлбарлаж чадахгүй байна.

Сансар огторгуйн нууц

Одоогийн байдлаар "Lambda-CDM" (ΛCDM) сансар судлалын стандарт загвар нь орчлон ертөнцийн хувьсал, бүтцийг хамгийн зөв дүрсэлсэн байдаг. Энэ загварын дагуу орчлон ертөнц тэгээс өөр эерэг сансар судлалын тогтмол (ламбда нэр томъёо) байдаг бөгөөд энэ нь түргэвчилсэн тэлэлтэд хүргэдэг. Нэмж дурдахад ΛCDM нь CMB-ийн ажиглагдсан бүтэц (сансрын богино долгионы дэвсгэр), орчлон дахь галактикуудын тархалт, устөрөгч болон бусад гэрлийн атомуудын элбэг дэлбэг байдал, вакуум тэлэлтийн хурдыг тайлбарладаг. Гэсэн хэдий ч өргөтгөлийн хурдны ноцтой зөрүү нь загварыг эрс өөрчлөх шаардлагатай байгааг харуулж магадгүй юм.

Францын Шинжлэх ухааны судалгааны үндэсний төв ба Монпелье дэх Орчлон ба бөөмсийн лабораторийн онолын физикч Вивиан Пулин энэ нь дараах зүйлийг илэрхийлж байна: залуу орчлон ертөнцөд бидний хараахан мэдэхгүй чухал зүйл тохиолдсон гэж үзэж байна. Магадгүй энэ нь үл мэдэгдэх харанхуй энерги эсвэл шинэ төрлийн субатомын бөөмстэй холбоотой үзэгдэл байж магадгүй юм. Хэрэв загвар нь үүнийг харгалзан үзвэл зөрүү арилна.

Хямралын ирмэг дээр байна

Орчлон ертөнцийн тэлэлтийн хурдыг тодорхойлох нэг арга бол богино долгионы дэвсгэр буюу Их тэсрэлтийн дараа 380 мянган жилийн дараа үүссэн реликт цацрагийг судлах явдал юм. ΛCDM-ийг CMB-ийн их хэмжээний хэлбэлзлийг хэмжих замаар Хаббл тогтмолыг гаргахад ашиглаж болно. Энэ нь мегапарсек тутамд секундэд 67, 4 километр буюу гурван сая гэрлийн жилийн хурдтай тэнцдэг (ийм хурдтай үед объектууд бие биенээсээ зохих зайд салдаг). Энэ тохиолдолд алдаа нь мегапарсек тутамд секундэд ердөө 0.5 километр байна.

Хэрэв бид өөр аргыг ашиглан ижил утгыг олж авбал энэ нь стандарт сансар судлалын загварын үнэн зөвийг батлах болно. Эрдэмтэд ердийн лааны тод байдлыг хэмжсэн - гэрэлтэх чадвар нь үргэлж мэдэгддэг объект юм. Ийм объектууд нь жишээлбэл, Ia төрлийн суперновагууд - цагаан одойнууд бөгөөд том хамтрагч оддын бодисыг шингээж, дэлбэрч чадахгүй. Стандарт лааны тод гэрлээр та тэдгээрт хүрэх зайг тодорхойлж болно. Үүний зэрэгцээ та хэт шинэ одны улаан шилжилтийг, өөрөөр хэлбэл гэрлийн долгионы уртыг спектрийн улаан бүс рүү шилжүүлэхийг хэмжиж болно. Улаан шилжилт их байх тусам тухайн объектыг ажиглагчаас салгах хурд ихсэх болно.

Ийнхүү орчлон ертөнцийн тэлэлтийн хурдыг тодорхойлох боломжтой болох бөгөөд энэ тохиолдолд мегапарсек тутамд секундэд 74 км-тэй тэнцэх болно. Энэ нь ΛCDM-ээс олж авсан утгатай тохирохгүй байна. Гэсэн хэдий ч хэмжилтийн алдаа нь зөрүүг тайлбарлах магадлал багатай юм.

Санта Барбарагийн Калифорнийн их сургуулийн Кавлигийн онолын физикийн хүрээлэнгийн Дэвид Гроссын хэлснээр бөөмийн физикийн хувьд ийм зөрүүг асуудал биш, харин хямрал гэж нэрлэх болно. Гэсэн хэдий ч хэд хэдэн эрдэмтэд энэ үнэлгээтэй санал нийлэхгүй байна. Нөхцөл байдлыг эхэн үеийн орчлон ертөнцийг судлахад үндэслэсэн өөр аргаар, тухайлбал, барион акустик хэлбэлзэл буюу эрт орчлон ертөнцийг дүүргэх үзэгдэх бодисын нягтын хэлбэлзэлээр төвөгтэй болгосон. Эдгээр чичиргээ нь плазмын акустик долгионоос үүдэлтэй бөгөөд үргэлж мэдэгдэж байгаа хэмжээсүүдтэй байдаг тул тэдгээрийг ердийн лаа шиг харагдуулдаг. Бусад хэмжилтүүдтэй хослуулан тэд ΛCDM-тэй нийцсэн Хаббл тогтмолыг өгдөг.

Шинэ загвар

Ia төрлийн суперновагийг ашиглахдаа эрдэмтэд алдаа гаргасан байх магадлалтай. Алслагдсан объект хүртэлх зайг тодорхойлохын тулд зайны шат барих хэрэгтэй.

Энэ шатны эхний шат нь Цефеидүүд буюу үе ба гэрэлтэлтийн нарийн хамаарал бүхий хувьсах одод юм. Цефеидүүдийг ашиглан хамгийн ойрын Ia төрлийн суперновагууд хүртэлх зайг тодорхойлж болно. Судалгааны нэгэнд Цефеидын оронд улаан аварга том биетүүдийг ашигласан бөгөөд энэ нь амьдралын тодорхой үе шатанд хамгийн их гэрэлтдэг - энэ нь бүх улаан аваргуудын хувьд адилхан юм.

Үүний үр дүнд Хаббл тогтмол нь мегапарсек секундэд 69.8 километр болж хувирав. Хямрал байхгүй гэж уг нийтлэлийн зохиогчдын нэг Чикагогийн их сургуулийн Вэнди Фредман хэлэв.

Гэхдээ энэ мэдэгдэл бас эргэлзээтэй байсан. H0LiCOW-ийн хамтын ажиллагаа нь таталцлын линз ашиглан Хаббл тогтмолыг хэмжсэн бөгөөд энэ нь асар том бие нь алслагдсан биетийн цацрагийг нугалахад үүсдэг. Сүүлийнх нь квазарууд байж болох юм - хэт том хар нүхээр тэжээгддэг идэвхтэй галактикуудын цөмүүд. Таталцлын линзийн улмаас нэг квазарын хэд хэдэн зураг нэгэн зэрэг гарч ирдэг. Эрдэмтэд эдгээр зургийн анивчсан байдлыг хэмжсэнээр мегапарсек тутамд секундэд 73.3 км хурдтай шинэчлэгдсэн Хаббл тогтмолыг гаргажээ. Үүний зэрэгцээ эрдэмтэд эцсийн мөч хүртэл боломжит үр дүнг мэдээгүй байсан бөгөөд энэ нь залилан хийх боломжийг үгүйсгэдэг.

Хар нүхний эргэн тойронд хий эргэлдэх үед үүссэн байгалийн мазераас үүссэн Хаббл тогтмолыг хэмжсэний үр дүнд мегапарсек секундэд 74 км хурдтай болсон байна. Бусад аргууд нь мегапарсек тутамд секундэд 76.5 ба 73.6 км хурдыг өгсөн. Таталцлын линз нь богино долгионы дэвсгэр хэмжилтээс өөр утгыг өгдөг тул орчлон ертөнц дэх бодисын тархалтыг хэмжихэд асуудал үүсдэг.

Хэрэв энэ зөрүү нь хэмжилтийн алдаанаас шалтгаалаагүй бол одоо байгаа бүх өгөгдлийг тайлбарлах шинэ онол шаардлагатай болно. Нэг боломжит шийдэл бол орчлон ертөнцийн хурдацтай тэлэлтэд нөлөөлж буй харанхуй энергийн хэмжээг өөрчлөх явдал юм. Хэдийгээр ихэнх эрдэмтэд физикийг шинэчлэхгүйгээр хийхийг дэмжиж байгаа ч асуудал шийдэгдээгүй хэвээр байна.