Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Gigantyczny bąbel we wszechświecie zakończy spór o stałą Hubble'a?

Recommended Posts

Fizyk z Uniwersytetu w Genewie zaproponował rozwiązanie poważnego kryzysu, trapiącego kosmologię. Kryzysowi temu na imię stała Hubble'a. To jedna z podstawowych stałych kosmologicznych. Opisuje ona tempo rozszerzania się wszechświata. Problem w tym, że dotychczasowe obliczenia i badania dają co najmniej dwa różne, zbyt różne, wyniki. Profesor Lucas Lombriser twierdzi, że wie, skąd bierze się ta różnica.

Stałą Hubbla wyznacza się za pomocą dwóch głównych metod. Pierwsza, pomiary promieniowania mikrofalowego tła, wskazuje, że wszechświat rozszerza się z prędkością 64,4 km/s/Mpc, czyli, że na każdy megaparsek (3,26 miliona lat świetlnych) tempo rozszerzania się wszechświata rośnie o 64,4 km/s. Jednak obliczenia z wykorzystaniem cefeid, zmiennych gwiazd pulsujących, dają wartość 73,4 km/s/Mpc. Różnica jest tak duża, że obliczeń tych nie da się pogodzić. W miarę upływu lat te dwie wartości były wyznaczane coraz bardziej precyzyjnie, ale różnica między nimi pozostawała. To doprowadziło do sporu naukowego. Pojawiły się głosy, że mamy do czynienia z „nową fizyką”.

Lombriser wysunął jednak hipotezę, która nie wymaga odwoływania się do „nowej fizyki”. Zdaniem uczonego, należy przyjąć wszechświat nie jest homogeniczny. Oczywiście takie założenie jest prawdziwe, jednak w dość niewielkich skalach. Nie ma wątpliwości, że w galaktykach i poza nimi materia rozłożona jest inaczej. Jednak trudno wyobrazić sobie różnice w skalach tysiąckrotnie większych niż galaktyki.

Jeśli znajdowalibyśmy się w gigantycznym „bąblu”, w którym gęstość materii jest znacząco mniejsza niż gęstość materii we wszechświecie, miałoby to konsekwencje dla odległości do supernowych i dla określenia stałej Hubble'a, mówi Lombriser. Naukowiec zaproponował hipotezę, że Droga Mleczna i tysiące innych galaktyk poruszają się w bąblu o średnicy 250 milionów lat świetlnych, w którym gęstość materii jest o 50% niższa niż w reszcie wszechświata.

Jeśli w takim bąblu znajdują się obiekty, z galaktyk których używamy do wyznaczania stałej Hubble'a, to po przeprowadzeniu obliczeń okazuje się, że uzyskane wyniki w wysokim stopniu zgadzają się z obliczeniami, w których uwzględniane jest mikrofalowe promieniowanie tła. Prawdopodobieństwo, że istnieje tego typu fluktuacja [wspomniany bąbel – red.] wynosi między 1/20 a 1/5, co oznacza, że to nie jest tylko fantazja teoretyka. We wszechświecie istnieje wiele takich regionów jak nasz, mówi Lombriser.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Sporu nie zakończy. Za to jest potencjał na nową religię. Wiara w bąbla którego nikt nie zaobserwował a którym ktoś zaszpachlował równania żeby ładnie było.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tu jest chyba błąd.

tempo rozszerzania się wszechświata rośnie o 64,4 km/s.

Jeżeli tempo rośnie to musi być zapis km/s2.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Też sugerowałam różne warunki nasze lokalne i "zewnętrzne" - fajnie że miałam podobną intuicję.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 godziny temu, tempik napisał:

Wiara w bąbla którego nikt nie zaobserwował a którym ktoś zaszpachlował równania żeby ładnie było.

No tak się to robi. Polecam: http://www.wiw.pl/fizyka/BoskaCzastka/Esej.asp?base=r&cp=1&ce=7 oraz 'katastrofa w nadfiolecie'  Ale rozmumiem i szanuję :) sam mam wielki problem z inflacją Gutha, za duże liczby się pojawiają.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 godziny temu, Ergo Sum napisał:

Też sugerowałam różne warunki nasze lokalne i "zewnętrzne" - fajnie że miałam podobną intuicję.

Gratuluję intuicji i dołożę kawałek własnej - jeśli gęstość w różnych obszarach może tak znacząco się różnić, to ciemna materia może okazać się niepotrzebna, wystarczy kilka bąbelków o bardzo dużej gęstości. Jak comber zajęczy nadziewany ołowianym śrutem.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Najciekawsze jest skąd autor nie mając żadnych danych z obserwacji tak precyzyjnie określił te 250M lat świetlnych średnicy bąbla. Stawiam na to że ta wielkość jest skrojona tak żeby przykryć wszystkie zaobserwowane, niewygodne cefeidy. Hehe to chyba jednak jest ta "nowa fizyka"

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, tempik napisał:

Stawiam na to że ta wielkość jest skrojona tak żeby przykryć wszystkie zaobserwowane, niewygodne cefeidy.

I dobrze stawiasz, bo na tym takie obliczenia polegają. Teraz trzeba sprawdzić, czy taki bąbel istnieje. Zwykła hipoteza do sprawdzenia, normalka. Co zabawne - bardzo podobne hipotezy robi się nieświadomie w zwykłym życiu dziesiątki, setki razy dziennie, nawet przy wbijaniu gwoździ :D

  • Upvote (+1) 2

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 godzin temu, tempik napisał:

Najciekawsze jest skąd autor nie mając żadnych danych z obserwacji tak precyzyjnie określił te 250M lat świetlnych średnicy bąbla. Stawiam na to że ta wielkość jest skrojona tak żeby przykryć wszystkie zaobserwowane, niewygodne cefeidy. Hehe to chyba jednak jest ta "nowa fizyka"

Dokładnie tak jak napisał @ex nihilo Mamy tutaj naprawdę dobrą hipotezę. Będziemy mogli ją potwierdzić lub obalić. Wystarczy przeprowadzić więcej obserwacji, a teraz mamy sugestię gdzie powinniśmy szukać. Jeśli nie znajdziemy takiego bąbla, to hipoteza idzie do kosza, lub zostaje poprawiona. W każdym razie uczymy się czegoś nowego i wiemy więcej. Nic na wiarę, nie tak działa nauka.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 minut temu, gooostaw napisał:

Będziemy mogli ją potwierdzić lub obalić. Wystarczy przeprowadzić więcej obserwacji, a teraz mamy sugestię gdzie powinniśmy szukać.

Chyba będzie to trudne,

zważywszy na fakt, że sami siedzimy w tym hipotetycznym bąblu, który na dodatek nie ma żadnej widzialnej krawędzi i jest tak duży, że pomiar odległości galaktyk na takich dystansach jest baaaaardzo niedokładny.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 minutę temu, tempik napisał:

Chyba będzie to trudne,

zważywszy na fakt, że sami siedzimy w tym hipotetycznym bąblu, który na dodatek nie ma żadnej widzialnej krawędzi i jest tak duży, że pomiar odległości galaktyk na takich dystansach jest baaaaardzo niedokładny.

Oczywiście że będzie to trudne, ale i tak ktoś spróbuje i pewnie prędzej czy później się uda.

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 hours ago, tempik said:

Chyba będzie to trudne,

zważywszy na fakt, że sami siedzimy w tym hipotetycznym bąblu, który na dodatek nie ma żadnej widzialnej krawędzi i jest tak duży, że pomiar odległości galaktyk na takich dystansach jest baaaaardzo niedokładny.

Trudne na szczęście nie znaczy niewykonalne. Einstein uważał, że najprawdopodobniej nigdy nie uda się udowodnić istnienia fal grawitacyjnych, ale za to przy innej okazji powiedział też:

"Wszyscy wiedzą, że czegoś nie da się zrobić, i przychodzi taki jeden, który nie wie, że się nie da, i on to właśnie robi."

Teza została postawiona, trzeba teraz pomyśleć jak ją sfalsyfikować.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 godzin temu, tempik napisał:

Sporu nie zakończy. Za to jest potencjał na nową religię. Wiara w bąbla którego nikt nie zaobserwował a którym ktoś zaszpachlował równania żeby ładnie było.

Hipoteza to nie jest potencjał na religię i nie ma z nią nic wspólnego. Nie podejrzewam naukowców o to, aby z hipotez próbowali robić religię, jeśli ktoś to robi, to znaczy, że nie jest naukowcem, tylko hochsztaplerem.

Religia różni się od hipotezy tym, że religię nikt nie powinien udowadniać, bo jest to niewykonalne. W religii stwierdza się, że coś jest tak, a nie inaczej i już(!), i nikt nie powinien z tym dyskutować, ani sprawdzać, czy jest to zgodne z prawdą. Co więcej! W religii za prawdę przyjmuje się nawet to, co zostało naukowo udowodnione, że jest fałszem, np. "płaska ziemia". Dla osoby wierzącej określenie "prawdy" nie ma żadnego znaczenia, bo sama "prawda" jest pojęciem abstrakcyjnym i nie mającym nic wspólnego z prawdą naukową, a tak zwane "szukanie prawdy", czy "dochodzenie do prawdy" polega na utwierdzaniu się w ... fałszu(!), poprzez rytuały i wmawianie sobie niedorzeczności.

Hipotezę natomiast można i należy próbować udowodnić. Hipoteza nie jest stwierdzeniem, tylko przypuszczeniem. Jest wręcz zachętą do tego, aby sprawdzić, czy dana hipoteza jest zgodna z prawdą (prawdą naukową oczywiście, a nie w sensie religijnym).

Share this post


Link to post
Share on other sites
19 godzin temu, Jery napisał:

Tu jest chyba błąd.

tempo rozszerzania się wszechświata rośnie o 64,4 km/s.

Jeżeli tempo rośnie to musi być zapis km/s2.

wszędzie jest używana jednostka km/s/Mpc

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 godzin temu, Astro napisał:

ed: jest to wynik jak najbardziej OBSERWACJI i (oczywiste) PRZYJĘTEGO modelu

Racja. Zakładając jakąś statystyczną gęstość można żmudną obserwacją znaleźć bąbel czy inną fluktuację

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      DESI (Dark Energy Spectroscopis Instrument) tworzy największą i najdokładniejszą trójwymiarową mapę wszechświata. W ten sposób zapewnia kosmologom narzędzia do poznania masy neutrin w skali absolutnej. Naukowcy wykorzystują w tym celu dane o barionowych oscylacjach akustycznych – czyli wahaniach w gęstości widzialnej materii – dostarczanych przez DESI oraz informacje z mikrofalowego promieniowania tła, wypełniającym wszechświat jednorodnym promieniowaniu, które pozostało po Wielkim Wybuchu.
      Neutrina to jedne z najbardziej rozpowszechnionych cząstek subatomowych. W trakcie ewolucji wszechświata wpłynęły one na wielkie struktury, takie jak gromady galaktyk. Jedną z przyczyn, dla których naukowcy chcą poznać masę neturino jest lepsze zrozumienie procesu gromadzenia się materii w struktury.
      Kosmolodzy od dawna sądzą, że masywne neutrina hamują proces „zlepiania się” materii. Innymi słowy uważają, że gdyby nie oddziaływanie tych neutrin, materia po niemal 14 miliardach lat ewolucji wszechświata byłaby zlepiona ze sobą w większym stopniu.
      Jednak wbrew spodziewanym dowodom wskazującym na hamowanie procesu gromadzenia się materii, uzyskaliśmy dane wskazujące, że neutrina wspomagają ten proces. Albo mamy tutaj do czynienia z jakimś błędem w pomiarach, albo musimy poszukać wyjaśnienia na gruncie zjawisk, których nie opisuje Model Standardowy i kosmologia, mówi współautor badań, Joel Meyers z Southern Methodist University. Model Standardowy to najlepsza i wielokrotnie sprawdzona teoria budowy wszechświata.
      Dlatego też Meyers, który prowadził badania we współpracy z kolegami w Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara i San Diego oraz Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa stwierdza, że jeśli uzyskane właśnie wyniki się potwierdzą, możemy mieć do czynienia z podobnym problemem, jak ten, dotyczący tempa rozszerzania się wszechświata. Tam solidne, wielokrotnie sprawdzone, metody pomiarowe dają różne wyniki i wciąż nie udało się rozstrzygnąć tego paradoksu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teleskop Webba dostarczył wielu wyjątkowych informacji, które pozwalają lepiej zrozumieć wszechświat. Były wśród nich i takie, które spowodowały, że zaczęto mówić o kryzysie w kosmologii i konieczności rewizji modeli. Jak bowiem stwierdzono, we wczesnym wszechświecie istniały galaktyki znacznie bardziej masywne, niż wynika to z obecnie stosowanych modeli. Tak masywne galaktyki nie powinny pojawić się tak krótko po Wielkim Wybuchu. Autorzy najnowszej pracy twierdzą jednak, że – przynajmniej niektóre z nich – są znacznie mniej masywne, niż się wydawało.
      Autorką najnowszych badań jest Katherine Chworowsky i jej zespół z University of Texas w Austin. Jak zauważyli badacze, galaktyki położone dalej, a więc starsze, wciąż były mniejsze od tych, położonych bliżej. Wszystko się więc zgadzało. To była wskazówka, że warto przyjrzeć się bliżej temu zjawisku.
      Naukowcy wykonali więc szczegółową analizę danych z Webba zebranych w ramach projektu Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) i znaleźli w nich sygnały świadczące o istnieniu szybko przemieszczającego się wodoru. Wszystko więc wskazuje na to, że galaktyki, które wydają się zbyt masywne, jak na swój wiek, zawierają czarne dziury, które w bardzo szybkim tempie wchłaniają otaczający je gaz. Ten szybko poruszający się gaz emituje tak dużo światła, że wydaje się, iż galaktyki zawierają znacznie więcej gwiazd, niż w rzeczywistości. A więc, że są znacznie bardziej masywne. Gdy badacze usunęli te „podejrzane” galaktyki z analizy, okazało się, ze cała reszta starych galaktyk mieści się w ramach przewidzianych obecnymi modelami. Tak więc standardowy model kosmologiczny nie przeżywa kryzysu. Za każdym razem, gdy mamy teorię, która tak długo wytrzymała próbę czasu, potrzebujemy przytłaczających dowodów, by ją obalić. A tak nie jest w tym przypadku, mówi profesor Steven Finkelstein, którego badania w ramach projektu CEERS dostarczyły dowodów wykorzystanych przez zespół Chworowsky.
      O ile więc naukowcom udało się rozwiązać główny problem dotyczący zbyt dużej masy galaktyk we wczesnym wszechświecie, nierozwiązana pozostała jeszcze jedna zagadka. W danych Webba widzimy bowiem niemal dwukrotnie więcej masywnych starych galaktyk, niż wynika to z modelu kosmologicznego. Może we wczesnym wszechświecie galaktyki bardziej efektywnie zmieniały gaz w gwiazdy, zastanawia się Chworowsky.
      Gwiazdy powstają, gdy gaz schłodzi się na tyle, że zapada się pod wpływem grawitacji. Dochodzi wówczas do jego kondensacji w gwiazdę. Jednak w miarę kurczenia się obłoku gazu, jego temperatura wzrasta i pojawia się ciśnienie skierowane na zewnątrz. W naszym kosmicznym sąsiedztwie istnieje równowaga obu tych sił - skierowanego do wewnątrz ciśnienia chłodnego gazu i skierowanego na zewnątrz ciśnienia zapadającej się gwiazdy, przez co gwiazdy tworzą się bardzo powoli. Być może jednak we wczesnym wszechświecie, który był bardziej gęsty od obecnego, ciśnienie skierowane na zewnątrz napotykało większy opór, więc gwiazdy tworzyły się szybciej.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W 1929 roku Edwin Hubble odkrył, że najbardziej odległe galaktyki oddalają się od Ziemi szybciej, niż galaktyki pobliskie. Tym samym dowiedzieliśmy się, że wszechświat się rozszerza. Jednak tempo jego rozszerzania stanowi jedną z najważniejszych zagadek kosmologicznych. Spór w tej kwestii trwa od dziesięcioleci. Naukowcy, korzystający z różnych, solidnych i wielokrotnie sprawdzonych, metod pomiaru otrzymują dwa różne wyniki. Być może jednak pogodzą ich nowe badania, których autorzy – wykorzystując Teleskop Webba – zmierzyli tempo ucieczki 10 pobliskich galaktyk i uzyskali nową wartość rozszerzania się wszechświata.
      Tempo rozszerzania się wszechświata – stała Hubble'a – mierzone jest dwiema głównymi metodami. Jedna z nich to pomiar promieniowania mikrofalowego tła, czyli światła, które pozostało z Wielkiego Wybuchu. Badanie tą metodą pokazuje, że wszechświat rozszerza się w tempie 67,4 km/s/Mpc (kilometra na sekundę na megaparsek). Druga metoda wykorzystuje do pomiaru świece standardowe, obiekty o znanej jasności. Im są dalej, tym słabsze dociera z nich światło, co pozwala na pomiary odległości i prędkości oddalania się. Pomiary tą metodą dają wynik 74 km/s/Mpc. Oba wyniki na tyle się różnią, że skłoniły naukowców do przypuszczeń, iż standardowy model kosmologiczny – Lambda-CDM – może wymagać zmiany. Zwraca się uwagę, że jedna z tych metod bada mikrofalowe promieniowanie tła, zatem najwcześniejsze ślady wszechświata, a druga współczesne galaktyki, może więc w międzyczasie doszło do jakiejś istotnej zmiany, której Lambda-CDM nie uwzględnia.
      Zagadnieniu temu przyjrzała się kosmolog Wendy Freedman z University of Chicago, która specjalizuje się w badaniu tempa rozszerzania wszechświata metodą świec standardowych. Wraz ze swoim zespołem wykorzystała Teleskop Webba do przyjrzenia się 10 pobliskim galaktykom. Naukowcy wykorzystali przy tym trzy różne metody badawcze, które posłużyły im do wzajemnego sprawdzania uzyskanych wyników. W pierwszej z nich do pomiarów użyli cefeid, niezwykle jasnych gwiazd, które regularnie pulsują, zmieniając swoją jasność. Drugą z metod była TRGB (tip of the red giant branch - wierzchołek gałęzi czerwonych olbrzymów), która wykorzystuje fakt, że gwiazdy o niskiej masie osiągają pewną maksymalną jasność. W ostatniej metodzie, JAGB (J-Region Asymptotic Giant Branch), wykorzystano gwiazdy węglowe, których jasność i kolor są stałe w bliskiej podczerwieni. To pierwsze prace, w czasie których użyto wszystkich tych trzech metod do zbadania tych samych galaktyk.
      Wszystkie trzy metody, po uwzględnieniu marginesu błędu, dały wartość bliższą wartości uzyskiwanej z badania mikrofalowego promieniowania tła. Odległości mierzone metodami TRGB i JAGB zgadzały się z dokładnością do 1%, ale różniły się od odległości z cefeid o 2,5–4 procent. Średnia wartość stałej Hubble'a uzyskana z tych dwóch pierwszych metod wynosi 69,03+/-1,75 km/s/Mpc, czytamy w artykule udostępnionym na łamach arXiv. Również dane z pomiarów cefeid są zbliżone do tych wartości i mieszczą się w marginesach błędu.
      Pomiary dokonane przez uczonych z Chicago mogą wskazywać, że nie potrzebujemy poprawek do modelu kosmologicznego, a różnica w uzyskiwanych dotychczas wynikach to skutek błędów systematycznych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy udało się bezpośrednio zaobserwować wpływ grawitacji na antymaterię. Fizycy z CERN eksperymentalnie wykazali, że grawitacja działa na antymaterię tak, jak i na materię – antyatomy opadają na źródło grawitacji. Nie jest to niczym niespodziewanym, różnica w oddziaływaniu grawitacji na materię i antymaterię miałaby bardzo poważne implikacje dla fizyki. Jednak bezpośrednia obserwacja tego zjawiska jest czymś, czego fizycy oczekiwali od dziesięcioleci. Oddziaływanie grawitacyjne jest bowiem niezwykle słabe, zatem łatwo może zostać zakłócone.
      Naukowcy z CERN pracujący przy eksperymencie ALPHA wykorzystali atomy antywodoru, które są stabilne i elektrycznie obojętne, do badania wpływu grawitacji na antymaterię. Uczeni utworzyli antywodór łącząc antyprotony – uzyskane w urządzeniach AD i ELENA pracujących w Antimatter Factory – z pozytonami (antyelektronami) z radioaktywnego sodu-22. Atomy antywodoru umieszczono następnie w pułapce magnetycznej, która chroniła je przed wejściem w kontakt z materią i anihilacją. Całość umieszczono w niedawno skonstruowanym, specjalnym urządzeniu o nazwie ALPHA-g, które pozwala na śledzenie losu atomów po wyłączeniu pułapki.
      Symulacje komputerowe wykazywały, że – w przypadku materii – około 20% atomów powinno opuścić pułapkę przez górną jej część, a około 80% – przez dolną. Naukowcy wielokrotnie przeprowadzili eksperymenty z użyciem antymaterii, uwzględniając przy tym różne ustawienia pułapki i różne możliwe oddziaływania poza oddziaływaniami grawitacyjnymi. Po uśrednieniu wyników eksperymentów okazało się, że antymateria zachowuje się tak, jak materia. Około 20% atomów antywodoru uleciało z pułapki górą, a około 80% – dołem.
      Potrzebowaliśmy 30 lat by nauczyć się, jak stworzyć antyatomy, jak utrzymać je w pułapce, jak je kontrolować i jak je uwalniać z pułapki, by oddziaływała na nie grawitacja. Następnym etapem naszych badań będą jak najbardziej precyzyjne pomiary przyspieszenia opadających antyatomów. Chcemy sprawdzić, czy rzeczywiście atomy i antyatomy opadają w taki sam sposób, mówi Jeffrey Hangst, rzecznik prasowy eksperymentu ALPHA.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...