• РЕГИСТРАЦИЯ

Scientific America (США): правильно ли мы измерили Вселенную?

Владимир Гавриков
Делай, что должно, и будь, что будет.
18 февраля 02:17 4 4172

Сразу после Большого взрыва космос звенел как колокол. Мы улавливаем его отголоски даже спустя 13,8 миллиарда лет. Это послезвучание измерили и смоделировали очень хорошо. Это называется постоянная Хаббла. Она легла в основу наших сегодняшних представлений о размере, возрасте и структуре космического пространства. Однако, говорится в статье, недавно появилось подозрение, что кто-то допустил ошибку!

Новые исследования самого старого света и звука в космосе указывают на то, что объяснить неразрешенную научную загадку могут не систематические ошибки, а новая физика.

18.02.2019

Кори Пауэлл (Corey S. Powell)

Вначале весь космос звенел как колокол.

Это было сразу после Большого взрыва, когда Вселенная заполнилась горячей плазмой, представляющей собой энергетический суп из частиц и излучения. Эта плазма была однородной, но не совсем. Плотность и давление в разных точках немного отличались, из-за чего материя перемещалась. А когда материя перемещается, возникают звуковые волны. Об этом рассказывает космолог Ллойд Нокс (Lloyd Knox) из Калифорнийского университета в Дэвисе.

Звон стоял повсюду, и был настолько интенсивным, что мы улавливаем его отголоски даже спустя 13,8 миллиарда лет. Его обнаружили непосредственно в реликтовом микроволновом излучении, представляющем собой космический фон в СВЧ-диапазоне, оставшийся после Большого взрыва и возникшего огненного шара. Этот звон тщательно проанализировали, пользуясь теми же самыми основами физики, которые применяются при изучении структуры Солнца. Изначальное послезвучание измерили и смоделировали настолько хорошо, что этими цифрами пользуются для вычисления точной скорости расширения Вселенной. Это называется постоянная Хаббла. Она легла в основу наших сегодняшних представлений о размере, возрасте и структуре космического пространства.

Но этот кажущийся триумф недавно вызвал недоумение и замешательство у Нокса и его коллег. Если преобладающие теории космологов о Вселенной верны, то все методы расчетов постоянной Хаббла в современную эпоху должны давать один и тот же ответ. Значение, получаемое от экстраполяции древних звуковых волн, должно точно совпадать со значением, получаемым из независимых исследований света далеких звезд и галактик. Но в действительности есть целая серия исследований, которые показывают, что между двумя этими значениями существует загадочная разница. И чем тщательнее ученые изучают этот вопрос, тем более заметным становится несоответствие.

Возможно, кто-то допустил ошибку. Но научных данных появляется все больше, и Нокс теперь придерживается другой гипотезы: что виноваты не его коллеги, а сама Вселенная. А коль так, то выяснение причин, по которым космос звенит не так, как должен, подводит космологов к ранее неизвестной физике, которая может обнаружить совершенно новую составляющую реальности. Нокс и его коллеги исследуют эту увлекательную возможность в новой работе, результаты которой должен опубликовать «Астрофизический журнал». «За последние два года, — говорит Нокс, — в моих мыслях произошла эволюция. Если раньше я думал, что они в чем-то ошиблись, то теперь я думаю: а может, они все сделали правильно, и никакой ошибки нет? Может, это ключ к разгадке, который я давно ищу!»

В погоне за звуковым горизонтом

В своем исследовании Нокс с коллегами сосредоточил внимание на звуковом горизонте. Это малопонятный, но очень важный аспект космологических исследований ранней Вселенной. После Большого взрыва звуковые волны, образовавшиеся от смешения света и материи, свободно перемещались по раскаленной, заполненной плазмой Вселенной. Спустя примерно 380 тысяч лет материя охладилась и образовала атомы, отделившись от света и ослабив звуковые волны. Внезапно звон прекратился, впечатав последнюю замершую структуру волн в излучаемый свет, который мы видим сегодня в космическом реликтовом излучении.

Звуковой горизонт определяет размер этих последних волн. «Насколько далеко распространятся звуковые возмущения к моменту исчезновения плазмы? Это расстояние и является звуковым горизонтом», — говорит Нокс.

Вы можете интуитивно почувствовать качества колокола по тому, как он звонит (маленький стеклянный колокольчик звучит совсем не так, как большой латунный колокол). Точно так же и ученые могут точно определить свойства Вселенной по ее звукам, записанным в микроволновом фоне. Поэтому они с уверенностью заявляют, что космос на 4,8% состоит из обычной материи, на 26% из невидимого вещества, известного как темная материя, и на 69% из загадочной темной энергии, как называют антигравитационную силу, растягивающую пустое пространство. Точно так же они могут с высокой степенью точности вычислить скорость расширения Вселенной.

В 2015 году большой научный коллектив во главе с Джорджем Эфстатиу (George Efstathiou) из Кембриджского университета проанализировал микроволновые измерения астрономического спутника Планка Европейского космического агентства и обнаружил важнейшие статистические данные о нашей Вселенной. Результаты анализа показали, что Вселенная расширяется со скоростью 67,8 километров в секунду на мегапарсек (это единица измерения расстояний, равная 3,26 миллиона световых лет). Космологи обычно отбрасывают эти мудреные окончания и просто говорят, что постоянная Хаббла находится между 67 и 68.

Соперничающие между собой группы астрономов изучают расширение Вселенной разными способами, отыскивая переменные звезды или взрывы сверхновых известной удаленности, а затем непосредственно измеряя, насколько быстро они от нас удаляются. Такой метод «шкалы расстояния» сложнее, чем может показаться. Определение расстояний во многие миллионы световых лет это очень коварная задача, требующая немалого времени и чреватая самыми разнообразными систематическими ошибками. Если вы неверно определите местоположение звезды, все ваши расчеты пойдут насмарку.

«Каждый раз, когда мы повышаем точность, приходится выходить на новый уровень систематизации. Это не дает мне спать по ночам», — говорит Венди Фридман (Wendy Freedman) из Чикагского университета, занимающаяся проблемой постоянной Хаббла уже более 30 лет. Но ее группа настойчиво устраняет погрешности и факторы неопределенности, пользуясь данными последних наблюдений за переменными звездами, и недавно дала свой собственный очень точный ответ на вопрос о значении постоянной Хаббла: 73,2. В этом-то и заключается противоречие. «Это большой прогресс, что две цифры отличаются менее чем на 10%», — говорит она. Но приблизительной схожести уже недостаточно. «Планки погрешностей определенно не совпадают, и нет ничего очевидного, что могло бы вызвать эту разницу», — отмечает Фридман. Чтобы вычислить неочевидные проблемы, она разрабатывает новую методику измерения расстояний с использованием в качестве точек привязки гигантских красных звезд. В то же время она проводит эксперимент двойным слепым методом, заново анализируя все полученные ею данные на предмет ошибок и погрешностей.

Космологи с обеих сторон также обращаются за консультациями к посторонним коллективам ученых. Но пока эти независимые арбитры вносят еще больше неясностей и путаницы. Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе провел исследование по вопросу о том, как удаленные галактики искривляют свет, и выдал результат постоянной Хаббла 72,5, что очень близко к результату вычислений методом «шкалы расстояния». Не менее убедительное исследование было проведено по вопросу о том, как изначальные звуковые волны влияют на распределение галактик в современной Вселенной. Оно дало значение постоянной (да, вы догадались верно) 67. Расчеты постоянной Хаббла, привязанные к звуковому горизонту, неизменно дают меньшее значение, чем вычисления, основанные на наблюдениях за звездами и галактиками. Причин этого не знает никто.

Сложный темный космос?

Есть один способ доказать, что все эти измерения верны, и заключается он в том, что что-то не так с толкованиями измерений, которые предлагают ученые. Нокс отмечает: все, что мы знаем о происхождении звукового горизонта, основано на теоретической модели поведения Вселенной в течение невидимых начальных 380 тысяч лет. Если эта модель неверна, и размер звукового горизонта отличается от спрогнозированного, поправка изменит все вычисления и цифры, полученные на ее основе, в том числе, постоянную Хаббла. «Если есть космологическое решение, оно должно дать меньшее значение звукового горизонта», — говорит Нокс. Если уменьшить его всего на семь процентов, то все результаты исследований сойдутся. Но проблема в том, что совершенно непонятны основания для такого уменьшения — почему должно быть так. А во всем остальном эта модель и наблюдения прекрасно согласуются между собой.

«Трудно представить себе ответ, который все бы идеально объяснил. Это должно быть нечто сложное, так как все простое мы уже опробовали», — говорит ученый из Центра космологической физики в Беркли и один из соавторов Нокса Мариус Милли (Marius Millea). Он отмечает, что гораздо проще отбрасывать в сторону то, что не работает. Не найденный тип нейтрино? Нет. Новый вид реакции между фотонами? Сомнительно. Все это не совпадает с имеющимися данными.

По мнению Нокса, самое убедительное объяснение состоит в том, что ранняя Вселенная расширялась немного быстрее, чем ожидалось. А если так, то и остывала она быстрее, а следовательно, звуковой горизонт должен был замереть немного раньше. В таком случае звуковой горизонт должен быть меньше того значения, которое теоретики применили в своих моделях и — задачка решена! Вернее, надо искать новое решение, ибо теперь необходимо как-то объяснить, что заставило ранний космос двигаться быстрее.

У Нокса есть свои сомнения на сей счет. «Возможно, это приведет нас к новому ингредиенту в „темном секторе"», — говорит он, имея в виду невидимые компоненты Вселенной, которые никоим образом не взаимодействуют с излучением. Ученые уже ссылаются на темную материю, когда пытаются объяснить ускоренное расширение Вселенной галактическими перемещениями и темной энергией. Разные значения постоянной Хаббла могут стать первым признаком существования третьего темного компонента, утверждает Нокс. Он называет его «темным турбо», отмечая, что этот компонент мог добавить энергии ранней Вселенной, а это ускорило ее расширение и изменило высоту звука. А еще возможно, что у темной энергии не одна форма, или она меняется более сложными способами. Недавно было проведено исследование 1 598 удаленных квазаров с использованием рентгеновской обсерватории НАСА «Чандра». Оно дало пусть предварительные, но весьма интригующие доказательства второй интерпретации.

Использование чего-то нового и невидимого для объяснения путаных результатов может показаться обманом, однако Нокс смотрит на это иначе. Конфликт с постоянной Хаббла выводит на свет ту грань Вселенной, которую до сих пор не удавалось обнаружить. И он не видит ничего странного в существовании многочисленных видов темных элементов. Нокс отмечает, что видимая часть Вселенной содержит много разных типов частиц и сил, и задает вопрос: а может, темная сторона Вселенной такая же сложная?

В любом случае, это не философские дебаты, а вполне конкретный научный вопрос. Новые наблюдения за ранней Вселенной, проведенные в Антарктиде с помощью телескопа на Южном полюсе, и в Чили с помощью космологического телескопа в Атакаме, помогут больше узнать о звуковом горизонте. Нокс также участвует в проекте следующего поколения CMB-S4, который предусматривает составление карты поляризации микроволнового неба с величайшей точностью. Кроме того, Фридман близка к завершению своего всестороннего повторного анализа данных. Исследование гравитационных волн даст совершенно независимый способ оценить истинное значение постоянной Хаббла.

Уже скоро полученные данные покажут, гнались ли ученые за ошибками, или они продвигались в неразведанный сектор космоса. «Будет намного интереснее, если окажется, что существует новая фундаментальная физика. «Но не нам решать, так оно будет или иначе, — говорит Фридман. — Вселенной безразлично, что мы думаем о ней».

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

https://inosmi.ru/social/20...

Делай, что должно, и будь, что будет.

Как ферма троллей боролась с фермой салатов

В пятницу случилось прямо вот весёлое. А именно - в Москве открыли первую (а заодно сразу и крупнейшую в мире) городскую вертикальную ферму по выращиванию салатов. Что в этом весёлого? Реакц...

Что лично у меня украл Путин?

А я отвечу — скрывать то нечего: — у меня он украл свалки использованных шприцев у подъезда, попутно спёр с десяток сторчавщихся знакомцев… — ещё украл спирт Рояль, круглосуточно продававший...

Какие пенсии украл Путин у оппозиционеров?

Сейчас из каждого утюга раздаются надрывный плач оппозиционеров, что Путин у них пенсии украл.Рыдают, что теперь из-за пенсионной реформы они до пенсии не доживут.Рыдают, что их пенсион...

Ваш комментарий сохранен и будет опубликован сразу после вашей авторизации.

0 новых комментариев

    Загрузка...

    Badische Zeitung: «послушный парламент» — Лукашенко «вооружается» для борьбы с Путиным

    Досрочные парламентские выборы в Белоруссии имели особое значение для бывшей советской республики, пишет Badische Zeitung. «Неоспоримый диктатор», белорусский лидер Александр Лукашенко не только обзавёлся «послушным парламентом», но и послал тем самым сигнал Москве, подчёркивает немецкое издание. Как только были объявлены официальные результаты выборов в...
    113

    The American Conservative (США): импичмент Трампа и демонизация России — части единого целого

    Комментируя показания американских дипломатов Кента и Тейлора в рамках процесса импичмента, автор отмечает, что их мировоззрение объясняется склонностью к демонизации России, характерной для представителей американской элиты. А рассказ Тейлора о недавних событиях на Украине был настолько однобоким и выборочным, что он граничил с откровенной ложью. Та эли...
    69

    Автобус на передовую

    Габариты современной бронетехники делают ее прекрасной мишенью на поле бояДаже перед танком зачастую стоит меньше задач, чем перед БМП-БТР, из которых пытаются сделать нечто универсальное: и всяческую технику противника уничтожать, и пехоту под броней с комфортом перевозить. Не завышены ли требования? БТР создавался как средство доставки пехоты к месту б...
    647

    «Ураганы» высокой точности

    Богу войны помогают небеса19 ноября российским ракетным войскам и артиллерии (РВиА) исполнилось 75 лет. Руководство Минобороны уделяет развитию этого рода войск самое пристальное внимание. Проверкой нового облика РВиА стали стратегические учения «Центр-2019». 16 ноября министр обороны России Сергей Шойгу подвел итоги этого масштабного мероприятия. Глава ...
    352

    Khorasan (Иран): принц «в изгнании», Помпео и телеканал BBC поддержали протесты в Иране

    Протесты захлестнули еще одну ближневосточную страну — Иран. Все началось с недовольства граждан повышением цен на бензин, однако мирные акции быстро переросли в беспорядки. Оживление Госдепартамента США и ажиотаж вокруг иранских протестов в эфирах «вражеских» телеканалов наводят авторов на определенные мысли. Прокатившиеся по ряду городов нашей страны п...
    77

    Science (США): ученые усовершенствовали пересчет собачьего возраста в человеческий

    Раньше считалось, что один год собаки равен семи годам жизни человека. Но эта формула давно опровергнута. Ученые разработали новую схему подсчета собачьего возраста, которая, по их мнению, больше соответствует научным представлениям. 19.11.2019Вирджиния Морелл (Virginia Morell)Нашему шотландскому колли по кличке Ковбой скоро стукнет 14. Если верить давно...
    168

    Blick (Швейцария): час Путина

    С началом процесса импичмента Дональда Трампа внешняя политика США оказалась парализованной. Может ли этим воспользоваться в своих интересах президент Владимир Путин? Разумеется, пишет швейцарская газета, особенно что касается Украины. Путину надо только правильно разыграть свои карты. 19.11.2019редакционная статьяС началом процесса импичмента Дональда Т...
    785

    Sözcü (Турция): мы стали зависимым стратегическим партнером Москвы

    Россия стала новым соседом Турции, констатирует автор. По его мнению, такие важные сферы, как оборона, туризм, энергетика и экономика, полностью зависимы от Москвы. Что будет с Турцией, если повторится самолетный кризис 2015 года? Очевидно, ей не несдобровать. 19.11.2019Эмин Озгёнюль (Emin Özgönül)Мы стали зависимыми от России в обороне, туризме, энергет...
    84

    Феникс (Китай): на «Арли Берк» будет лазерное оружие? Россия улыбнулась: мы уже давно приняли лазерное оружие на вооружение

    Россияне смеются, наблюдая за тем, какой шум поднимается в США вокруг лазерного оружия. В 2018 году Владимир Путин впервые рассказал о новом лазерном оружии «Пересвет». СМИ сделали из этого вывод, что российское лазерное оружие обладает такими же, а может и лучшими боевыми характеристиками. Лазер — искусственный пучок света, который считают четвертым гла...
    756
    Владимир Гавриков 18 ноября 13:27

    National Interest: Трамп обещал вывести США из непрекращающихся войн, но его слова разошлись с реальностью

    В ходе предвыборной кампании 2016 года Дональд Трамп активно выступал за выход США из конфликтов в Афганистане, Ираке и Сирии, пишет обозреватель The National Interest Дэниель Депетрис. Однако американские солдаты до сих пор остаются в этих странах. И дело тут вот в чём: какими бы дорогостоящими и бессмысленными ни были военные кампании Америки, политикам в Вашингтоне...
    154
    Владимир Гавриков 18 ноября 13:22

    Украинский антироссийский батальон «Азов»: «минитмены» или неонацистские террористы? (The Daily Beast, США)

    В 2014 году на Украине были рады почти всем, кто хотел воевать с русскими. Но сегодня один добровольческий батальон обвиняют в «белом» шовинизме и терроризме. Власти в Киеве заявляют, что будут поддерживать ветеранов, и надеются убедить правительство США не включать полк «Азов» в список террористических организаций. 18.11.2019Анна Немцова (Anna Nemtsova)...
    156
    Владимир Гавриков 18 ноября 13:20

    Sohu (Китай): как Путин может помочь Китаю создать систему раннего предупреждения о ракетном нападении?

    Готовность Владимира Путина предоставить Китаю помощь в создании системы раннего предупреждения о ракетном нападении была встречена в КНР с большим воодушевлением. У России есть чему поучиться, а ее опыт эксплуатации подобных систем во времена холодной войны позволит избежать ошибок. Недавно на конференции Международного дискуссионного клуба «Валдай» Вла...
    137
    Владимир Гавриков 18 ноября 13:15

    The Drive (США): спустив на воду первый арктический патрульный корабль с ракетным вооружением, Россия думает о строительстве новых боевых ледоколов

    Недавно Россия спустила на воду патрульный корабль ледового класса «Иван Папанин». Это событие и усиление борьбы в Арктике заставило американского военного аналитика присмотреться к российской инициативе строительства новых боевых ледоколов. В статье также есть обзор вооружения для кораблей ледового класса. Первый патрульный корабль ледового класса проек...
    586
    Владимир Гавриков 18 ноября 13:11

    Истории о новой холодной войне: почему Украина коррумпирована и почему Западу в ней не разобраться (The Nation, США)

    Русист Стивен Коэн в разговоре для Nation доказывает, что Украине и не нужно было то оружие из США, из-за задержки которого Трампа хотят подвергнуть импичменту. У Киева уже достаточно оружия, Украине вместо него нужна дипломатия, обеспечивающая поддержку Минским соглашениям и от Москвы, и от Вашингтона. Коэн надеется, что Трамп способен предложить именно такое диплома...
    173
    Владимир Гавриков 17 ноября 19:15

    Некоторые итоги военной операции в Сирии

    Обычно изучать опыт войны мы начинаем по прошествии достаточно длительного периода времени. Мы — это обычные обыватели, а не штабисты из армейских органов управления. Там эта работа ведется практически сразу после любого боя. Необходимо изучить манеру ведения боя противником, используемое вооружение, боевую технику. Короче говоря, необходимо узнать о противнике всё. Т...
    330
    Владимир Гавриков 17 ноября 18:59

    120 тысяч мертвецов, британский десант и марш-бросок еврейских танков

    За полтора века существования Суэцкий канал видел много горя На фото: Суэцкий канал Валерий Бурт150 лет назад, 17 ноября 1869 года, был открыт бесшлюзовый Суэцкий канал — наиболее короткий путь для кораблей, идущих из Европы в Индийский океан, Юго-Восточную Азию и в другие регионы планеты. До этого такое путешествие можно было совершить, лишь обогнув всю...
    1258
    Владимир Гавриков 17 ноября 18:49

    Sohu (Китай): четыре слабых места России

    Россия является одной из крупнейших мировых держав, а ее сила наводит на других настоящий ужас, пишет автор. Тем не менее у страны есть целый ряд серьезных недостатков и слабых мест, о которых он подробно рассказывает в статье. Россия входит в тройку сильнейших мировых держав в особенности из-за ужасающей военной мощи и огромной территории, поэтому никто...
    4369
    Владимир Гавриков 17 ноября 18:45

    Владимир Буковский: хулиган, столкнувший два мира (Open Democracy, Великобритания)

    Можно было бы сказать, что вся политическая жизнь диссидента и писателя Владимира Буковского на Западе заключалась в том, что он сталкивал миры: мир реального тоталитаризма, насилия и идеальный мир свободы и справедливости. Европейский союз после эмиграции стал едва ли не главным объектом его критики. Почему? Читайте в статье. Почему Владимир Буковский б...
    173
    Владимир Гавриков 17 ноября 18:35

    American Thinker (США): реальные интересы Путина в Латинской Америке

    Путин стремится добиться полного господства на постсоветском пространстве. Для этого он готов использовать одиозные латиноамериканские режимы — головную боль для Вашингтона. Расчет кремлевских стратегов основан на том, что США рано или поздно обратятся к Кремлю с просьбой о помощи в обмен на нечто, связанное, например, с Украиной. 17.11.2019Дэн Кэлмик (D...
    543
    Владимир Гавриков 17 ноября 18:32

    Anadolu (Турция): Турция заявила о задержании 25 родственников аль-Багдади

    Суд арестовал четырех из 25 родственников главаря террористической группировки «Исламское государство»* Абу Бакра аль-Багдади, задержанных во время антитеррористических операций на территории Турции. Родственников аль-Багдади задержали в ходе антитеррористических операций. 17.11.2019Абдулла Илдыз (Abdullah Yildiz)Суд арестовал четырех из 25 родственников...
    155
    Служба поддержи

    Яндекс.Метрика