Logo

Ускоренное расширение вселенной

Ускоренное расширение Вселенной – это эффект, открытый в конце XX века [1][3], прак­ти­чес­ки не вы­зы­ва­ю­щий споров в сов­ре­мен­ной науке, но ста­вя­щий массу проблем. В част­нос­ти, ус­ко­рен­ное рас­ши­ре­ние Все­лен­ной в рамках Общей теории от­но­си­тель­нос­ти (ОТО) объ­яс­ня­ет­ся с помощью тём­ной энер­гии [4], которая, в свою очередь, плохо опи­сы­ва­ет­ся Стан­дарт­ной мо­де­лью фи­зи­ки эле­мен­тар­ных час­тиц. Правда, хотя сам эф­фект рас­ши­ре­ния все­лен­ной вы­те­ка­ет из ОТО [5], тем не менее, ус­ко­рен­ное рас­ши­ре­ние Все­лен­ной пы­та­ют­ся объяс­нить и другими те­о­ри­я­ми. В част­нос­ти потому, что объяс­не­ние в рамках ОТО вы­зы­ва­ет ряд труд­нос­тей.

УСКОРЕННОЕ РАСШИРЕНИЕ ВСЕЛЕННОЙ

По сути, ускоренное расширение Вселенной означает не что иное, как по­с­те­пен­ное воз­рас­та­ние скорости её рас­ши­ре­ния. Эта кон­цеп­ция ук­ла­ды­ва­ет­ся в стан­дарт­ную мо­дель эво­лю­ции Все­лен­ной, за­ро­див­шей­ся в момент Боль­шо­го взрыва. Поэтому, если вы совсем не зна­ко­мы с данной теорией, то ре­ко­мен­ду­ем оз­на­ко­мить­ся с ней по ссылке выше. Но, в общем-то, ка­ких-то споров о том, что Все­лен­ная рас­ши­ря­ет­ся с ус­ко­ре­ни­ем, в сов­ре­мен­ной науке нет. По этому поводу су­щест­ву­ет кон­сен­сус. А вот по поводу того, какой теорией объ­яс­ня­ет­ся этот эф­фект и то, насколько он ук­ла­ды­ва­ет в ОТО – это спор­ный вопрос. И во многом при­чи­ной споров являлась не­воз­мож­ность про­вер­ки ОТО на кос­мо­ло­ги­чес­ких масш­та­бах.

И вот 22 июня 2018 года в журнале Science была опуб­ли­ко­ва­на работа [6], в которой уда­лось с хорошей сте­пенью дос­то­вер­нос­ти про­ве­рить спра­вед­ли­вость ОТО в кос­мо­ло­ги­чес­ких масш­та­бах. И поэтому эта работа под­т­вер­ж­да­ет не только спра­вед­ли­вость ОТО, но так же од­но­вре­мен­но под­т­вер­ж­да­ет су­ще­ст­во­ва­ние тёмной материи и тёмной энергии. Больше того, по­лу­чен­ные данные надёжно под­т­вер­ж­да­ют су­щест­во­ва­ние чёр­ной дыры с массой в 3,8 мил­ли­ар­да сол­неч­ных масс в центре га­лак­ти­ки ESO 325-G004. А пос­коль­ку ещё ранее удалось за­фик­си­ро­вать гра­ви­та­ци­он­ные волны, всё больше данных надёжно под­т­вер­ж­да­ют ре­ле­вант­ность пред­с­тав­ле­ний сов­ре­мен­ной науки о ком­пакт­ных объек­тах.

Ускоренное расширение вселенной

Подтвердить ОТО и, как след­ст­вие, ус­ко­рен­ное рас­ши­ре­ние все­лен­ной ис­сле­до­ва­те­лям уда­лось с по­мо­щью урав­не­ния для мет­ри­ки сла­бо­го гра­ви­та­ци­он­но­го поля в рас­ши­ря­ю­щей­ся Все­лен­ной фрид­ма­нов­с­ко­го типа с про­с­т­ран­с­т­вом пос­то­ян­ной кри­виз­ны.

\[ ds^2=a^2(τ)[−(1+2Φ)dτ^2+(1−2Ψ)g_{ij}dx^idx^j] \]

где τ – од­на из форм вре­мен­ной ко­ор­ди­на­ты (это кон­фор­м­ное вре­мя, ко­то­рое поз­во­ля­ет фи­зи­чес­ки ес­тес­т­вен­ным об­ра­зом оп­ре­де­лять вре­мен­ные про­ме­жут­ки в рас­ши­ря­ю­щей­ся Все­лен­ной), xi и xj – про­с­тран­с­т­вен­ные ко­ор­ди­на­ты, gij – трех­мер­ный мет­ри­чес­кий тен­зор, a(τ) – масш­таб­ный фак­тор Все­лен­ной. Φ и Ψ – два гра­ви­та­ци­он­ных по­тен­ци­а­ла, при­чем Φ – по­тен­ци­ал нью­то­нов­с­ко­го по­ля тя­го­те­ния, а Ψ – по­тен­ци­ал, свя­зан­ный с ис­крив­ле­ни­ем трех­мер­но­го про­с­т­ран­с­т­ва [7].

В теории Эйн­штей­на оба по­тен­ци­а­ла в точ­нос­ти сов­па­да­ют, и по­э­то­му их от­но­ше­ние ​\( γ = \frac{Ψ}{Φ} \)​ всег­да рав­но еди­ни­це. В то же вре­мя мно­гие аль­тер­на­тив­ные те­о­рии, пре­тен­ду­ю­щие на объ­яс­не­ние ус­ко­ря­ю­ще­го­ся рас­ши­ре­ния Все­лен­ной без прив­ле­че­ния тем­ной энер­гии, рас­смат­ри­ва­ют γ в ка­чест­ве масш­таб­но-за­ви­си­мо­го пе­ре­мен­но­го па­ра­мет­ра. По­э­то­му из­ме­ре­ния этой ве­ли­чи­ны на раз­ных масш­та­бах счи­та­ют­ся од­ним из са­мых перс­пек­тив­ных спо­со­бов про­вер­ки ОТО. И имен­но это и про­вер­ну­ли Кол­летт и его кол­ле­ги, изу­чав­шие га­лак­ти­ку ESO 325-G004!

Источники

[1] arxiv.org/abs/1707.06461

[2] arxiv.org/abs/1610.08972

[3] arxiv.org/abs/1611.04504

[4] arxiv.org/abs/1806.05203

[5] arxiv.org/abs/1711.06890

[6] science.sciencemag.org/content/360/6395/1342

[7] elementy.ru/novosti_nauki/433280/Astrofizika_vo_vremya_futbola_proverka_OTO_na_galakticheskikh_masshtabakh_i_nedostayushchee_barionnoe_veshchestvo

[свернуть]
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
Загрузка...

avatar
  Подпишись!  
Уведомлять
Вставить формулу как
Блок
Строка
Дополнительные настройки
Цвет формулы
Цвет текста
#333333
Используйте LaTeX для набора формулы
Предпросмотр
\({}\)
Формула не набрана
Вставить