Секрет нашей (в основном) утраченной вселенной

Почти 14 миллиардов лет назад наша Вселенная появилась в виде невообразимо крошечного супа из плотно упакованных, горячих горячих частиц, обычно называемых «огненным шаром». С тех пор пространство-время начало расширяться — и охлаждаться — из этого оригинального, блестящего, огненного, ослепительного состояния. Но из чего возникла наша Вселенная и эволюционировал ли ее состав во времени? Часто говорят, что большая часть нашей вселенной «потеряна», составлена, потому что это в основном таинственное вещество, которое мы называем темная энергия, неуловимый темная энергия заставляет нашу Вселенную ускоряться в своем неумолимом расширении и обычно считается собственностью самого Космоса. В августе 2017 года исследователи объявили, что теперь у них есть новое окно, через которое они могут исследовать таинственные свойства Вселенной, благодаря международному сотрудничеству более 400 ученых под названием Обзор темной энергии (DES)это помогает пролить новый свет на секретную структуру нашего потерянного космоса.

В больших масштабах вся Вселенная кажется одинаковой везде, куда бы мы ни смотрели — с пенистым, ярким внешним видом, с чрезвычайно тяжелыми волокнами, которые сплетаются вместе, сплетая структуру, напоминающую сеть, которая должным образом называется Космическая сеть. волокна Космическая сеть они сияют от острого огня бесчисленных звезд, которые царапают огромные листы и косы, которые окружают звездные галактики видимой Вселенной. Огромный темный, пустой — или почти pusty—пустота сломать эту странную, изогнутую, прозрачную структуру, напоминающую сеть. пустота они содержат несколько галактик, и это заставляет их казаться почти полностью пустыми. В драматическом контрасте тяжелые звездные нити, которые составляют Космическая сетьони вращаются вокруг этих темных пещер, создавая нечто, похожее на искривленное, искривленное узел,

Мы живем в таинственной вселенной — большинство из которых мы не можем видеть. Галактики, скопления галактик и сверхскопления захватываются в ореолы, состоящие из невидимых неатомных Темная материя, Этот неопознанный материал содержит тяжелые волокна великого Космическая сеть в необычном гобелене, который распространяется на все пространство-время. Ученые почти уверен, что Темная материя он действительно существует из-за наблюдаемого гравитационного воздействия на те объекты и структуры, которые можно увидеть, такие как звезды, галактики, скопления и сверхскопления галактик.

Последние измерения показывают, что наша Вселенная состоит из около 70% темная энергия и 25% Темная материя На сегодняшний день происхождение и загадочный характер Темная материя и темная энергия они остаются неуловимыми. Гораздо меньший процент нашей Вселенной состоит из неверно истолкованных «Обычный» Атомная материя — известный материал, который состоит из всех элементов, перечисленных в Периодическая таблица. «Обычная материя» — которая действительно необычна — относительно редка во Вселенной. Тем не менее, этот рой космического мусора из трех состоит из звезд, планет, лун, людей и остальной части вселенной, которые люди воспринимают как известные. Это также ценный материал, который позволил жизни возникать и развиваться в нашей Вселенной.

Однако Космос может быть еще более странным, чем мы можем себе представить. Современная научная космология началась с Альберта Эйнштейна, который в начале 20-го века применил свои теории относительноспециальные (1905) и общий (1915) — к нашей "космической среде обитания". В начале 20-го века наш Млечный путь считался Млечным путем все Вселенная, а также думал, что Вселенная была как статичной, так и вечной. Однако теперь мы знаем по-другому.

Наша вселенная дела развиваться во времени, и есть много много больше места, чем наша собственная галактика. Широко распространено мнение, что Вселенная родилась около 13,8 миллиардов лет назад, когда Вселенная распалась, когда ученые называют это Инфляция с Большого взрыва. В момент своего таинственного рождения, за доли секунды Вселенная экспоненциально расширилась до воздушного шара макроскопического размера — начиная с невероятно крошечного пятна, которое было меньше протона. Время, проведенное в пространстве-времени, расширилось от этого начального, великого состояния и с тех пор остыло. Все галактики удаляются друг от друга, и наша Вселенная не имеет центра. Фактически, все течет ко всему остальному в результате расширения пространства-времени. Расширение Вселенной часто сравнивают с хлебом изюма. Тесто расширяется, принимая изюм на прокат. Изюм постепенно становится все более отделенным, потому что тесто расширяется.

Жорж Анри Жозеф Эдуард Леметр (1894-1966) был бельгийским астрономом, священником и профессором физики в Католическом университете Лувена. Леметр одним из первых предположил, что наша Вселенная не является статичной — она ​​расширяется. Он также сформулировал теорию, которая в конечном итоге будет названа Вселенная Большого взрыва. Леметр однажды сказал, что «эволюцию мира можно сравнить с демонстрацией только что завершившегося фейерверка: нескольких прядей, пепла и дыма.« Стоя на охлажденной огарке, мы видим медленное исчезновение солнц и пытаемся вспомнить исчезновение свечения миров ».

Когда мы ссылаемся на заметныйили видимыйМы имеем в виду относительно небольшую область всей вселенной, которую мы можем наблюдать. Остальное — львиная доля — далеко, далеко за то, что мы называем космологический горизонт. Свет, идущий к нам из этих невообразимо далеких областей пространства-времени, далеко за их пределами горизонт наша видимость, не хватает времени, чтобы добраться до нас из времени Большой взрыв из-за расширения Вселенной. Ни один известный сигнал не может двигаться быстрее, чем свет в вакууме, и это устанавливает нечто от универсального ограничения скорости, которое не позволяет нам непосредственно наблюдать эти чрезвычайно отдаленные пространственно-временные области.

Температура в этом оригинальном огненном шаре была почти равномерная. Это очень небольшое отклонение от идеальной однородности создало все, что мы есть, и все, что мы можем когда-либо знать. перед тем Яnflacja был очень маленький оригинальный патч, который был абсолютно однородным, гладким и казался одинаковым во всех направлениях. Обычно считается, что инфляция объясняет, как этот абсолютно гладкий и однородный участок начал морщиться.

Чрезвычайно маленькие колебания, первичные морщины в пространстве-времени, произошли в самых маленьких единицах, которые мы можем измерить (Quantum), теория инфляция объясняет, как эти квантовые флуктуации в гладкой и изотропной детской вселенной в конечном итоге трансформируются в крупномасштабные структуры, такие как галактики, скопления галактик и сверхскопления. Перефразируя покойного доктора Карла Сагана из Корнелльского университета, мы глазами Вселенной, видящих друг друга. Но, конечно, в эти ранние моменты рождения пространства-времени ничего не существовало, чтобы увидеть, как они все еще существуют.

Странный квантовый мир — это пенистая, шаткая арена, на которой абсолютно ничто не может оставаться совершенно спокойным. Первоначально гладкая и изотропная вселенная создавала небольшие холмы и долины. Долины в конечном итоге стали пустыми и пустыми; выше и тяжелее холмы. Это связано с силой тяжести. Гравитация втянула оригинальный материал детской вселенной в более тяжелые холмы, которые в конечном итоге выращивали все больше и больше вещества, которое составляло оригинальный суп. Обнищавшие равнины, лишенные той же самой мощной гравитационной приманки, которая окружала холмы, становились все более бесплодными от этого оригинального бульона. С течением времени все больше и больше структур формировалось в богатых и массивных холмах нашей Вселенной. Это потому, что холмы оказывали все более сильное притяжение к исходному материалу — и чем тяжелее холмы, тем сильнее их сила гравитационного притяжения. Крупномасштабное строение Вселенной началось с малых вариаций плотности вещества в древнем космосе. Некоторые области пространства-времени получили гораздо более высокую плотность вещества, чем другие, просто в результате обычного случая. Богатые становятся богаче, а бедные — беднеев результате нервозности квантовые колебания. Распределение богатства во вселенной совершенно случайно. Мощное гравитационное притяжение заставляло все больше материи накапливаться в более богато оснащенных областях Космоса.

Вселенная исчезла "Отсутствует"

Две будущие космические миссии зависят от данных DES: Евклидова миссия Европейского космического агентства (ЕКА) (которая имеет значительную долю НАСА) и свой собственный НАСА Миссия в области широкого инфракрасного излучения (WFIRST). Ожидается, что обе космические миссии начнутся в 2020-х годах, и их цель — раскрыть множество секретов о тайной природе вселенной.

«Благодаря этому исследованию мы показываем, что станет возможным благодаря этим более сложным наблюдателям», — сказал доктор Андрес Плазас Малагон 4 августа 2017 года. Лаборатория реактивного движения (JPL). Доктор Малагон — ученый в JPL, который помог охарактеризовать Камера Dark Energy от DES детекторы и которые также участвовали в тестах детекторов для WFIRST, JPL находится в Пасадене, штат Калифорния.

По словам Альберта Эйнштейна Теория общей теории относительностигравитация должна замедлить скорость расширения вселенной. Однако в 1998 году две группы астрономов, наблюдающих за далекими сверхновых, сделали удивительное открытие, что Вселенная не замедляется — на самом деле ускоряется! Чтобы объяснить это удивительное наблюдение, научные космологи были вынуждены столкнуться с двумя возможностями: либо 70% Вселенной находится в экзотической форме, которая теперь называется темная энергияили Общая теория относительности это должно быть заменено новой теорией гравитации на космическом камне.

DES он предназначен для поиска происхождения ускоряющейся вселенной и помогает обнаружить истинную природу темная энергия измеряя 14-миллиардную историю универсального расширения с высокой точностью. В проекте участвуют более 400 ученых из более чем 25 учреждений США, Великобритании, Бразилии, Испании, Германии, Швейцарии и Австралии. Сотрудничество создало очень чувствительную 570-мегапиксельную цифровую камеру, получившую название decamaустановлен на Бланко 4-х метровый телескоп на Оптическая астрономическая обсерватория на 4 метра Cerro Tololo Межамериканская обсерваториярасположен высоко в чилийских Андах. Его производные данные обрабатываются в Национальные суперкомпьютерные приложения в университете Иллинойса в Урбана-Шампейн

В течение пяти лет (2013-2018) DES Взаимодействие использует 525 наблюдательных ночей, чтобы провести глубокое обширное исследование, чтобы записать новую информацию о 300 миллионах галактик, которые находятся на расстоянии миллиардов световых лет от нашей планеты. Исследование показывает 5000 квадратных градусов южного неба в пяти оптических фильтрах, чтобы получить подробную информацию о каждой целевой галактике. Часть учебного времени используется для изучения небольших участков неба примерно раз в неделю, чтобы обнаружить и наблюдать тысячи сверхновых и других форм астрофизических переходных процессов.

Самые современные модели Вселенной указывают, что она состоит в основном из темная энергия и Темная материя Темная материя играет роль "невидимого клея", который удерживает галактики и скопления галактик вместе с их мощным гравитационным захватом, в то время как темная энергия Считается, что он отвечает за ускоренное расширение Вселенной. Некоторые из лучших научных прогнозов на сумму Темная материя и темная энергия в Космосе они родом ESA Планк спутникэто наблюдает свет, испускаемый приблизительно через 400 000 лет после Большого взрыва.

Тайна (в основном) пропавшей вселенной

DES он изучал состав более зрелой вселенной. Новые результаты показывают, что есть соответствие с использованными прогнозами Планка измерения красоты Вселенной. Это открытие помогает космологам прийти к новому пониманию того, как развивалась Вселенная после Большого взрыва. DES результаты представлены на сайте Американское общество физического общества (APS) в области частиц и полей встреча в министерстве энергетики США Ферми Национальная ускорительная лаборатория в Батавии, штат Иллинойс.

« Планка результаты были знаковыми ограничениями в космологии. Удивительно, что у вас есть модель, описывающая Вселенную в возрасте 400 000 лет, и теперь у нас такие же точные измерения Вселенной за 13 миллиардов лет. [old] он согласен с моделью », — прокомментировал доктор Тим Эйфлер из JPL 4 августа 2017 года. JPL пресс-релиз. Доктор Эйфлер привел DES аналитическая группа, которая разработала научное программное обеспечение для интерпретации результатов.

Измерения показывают, что около 70% Вселенной содержится в темная энергияоколо 25% содержится в Темная материя, а остальное состоит из «обычной» атомной материи — «ядра» космического мусора. Все три измерения согласуются с другими точными измерениями, сделанными до сих пор. В этот момент DES не нашел никаких доказательств того, что сумма темная энергия это изменилось со временем. Это утверждение соответствует идее Альберта Эйнштейна космологическая постоянная. Эйнштейн впервые предложил концепцию космологическая постояннаяобычно символизируется греческой буквой лямбда (^)в качестве математической поправки к Общая теория относительности.

Результаты имеют большое значение для научных космологов, потому что они впервые показывают наблюдения новейшей Вселенной, используя гравитационное линзирование и группировка галактик, может дать результаты так же точно, как полученные из космическое микроволновое излучение (CMB), CMB это изначальный свет, который течет из «детской» вселенной.

Гравитационные линзы это распределение вещества (например, скопления галактик), которое находится между удаленным источником света и наблюдателем. Объект переднего плана ( объектив) отклоняет свет от источника фона, потому что блуждающий свет движется к наблюдателю. Гравитационные линзы он может обнаружить присутствие невидимого, странного Темная материяпотому что его гравитация наклоняется, искажает и расширяет путь света, проходящего через Космос от фонового объекта.

«Это переломный момент, когда гравитационное линзирование и группировка галактик Измерения и обследования будут основной движущей силой того, что мы знаем темная энергия во Вселенной ", — отметил д-р Эрик Хафф 4 августа 2017 года JPL пресс-релиз. Доктор Хафф — исследователь в JPL, который изобрел новый метод майнинга слабый объектив сигнал, который увеличивает точность DES каталоги в форме галактик. Результаты получены с первого года сбора данных, собранных DESиспользование Телескоп Blanco,

Измерять Темная материяУченые впервые создали карты положения галактик. Затем они измерили формы 26 миллионов галактик, чтобы напрямую моделировать модели Темная материя более миллиардов световых лет, используя гравитационное линзирование и группировка галактик.

DES Затем исследователи разработали новые методы обнаружения для очень маленьких линзированием искажения, появляющиеся в изображениях галактики. В этом процессе они создали самое большое руководство из когда-либо созданных, чтобы помочь ученым обнаружить таинственную Вселенную. Темная материя новый Темная материя карта в 10 раз больше этой DES это было уже выпущено в 2015 — и все еще растет. DES планирует опубликовать набор данных в пять раз больше в ближайшие два года.

Д-р Эйфлер прокомментировал 4 августа 2017 г. JPL пресс-релиз: «В сотрудничестве есть ощущение истинного открытия: впервые у нас есть данные и инструменты, чтобы проверить, есть ли у Эйнштейна космологическая постоянная выигрывает. Мы все рады узнать о физической природе темная энергия, В частности, мы хотим проверить, есть ли данные, указывающие на изменение законов гравитации в самых больших масштабах во вселенной. "

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *