О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Украина | Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Болотное дело
Читайте нас:

статья Рябь пространства-времени может объяснить феномен "темной энергии"

<a href=# onMouseOver=this.href='ma'+'ilto:'+'borisov'+'@'+'grani.ru' class=anons12>Максим Борисов</a>, 20.03.2005
Реклама

Эдвард Колб. Фото с сайта home.fnal.gov/~rocky Международная группа астрофизиков разработала новую теорию, способную объяснить ускоряющееся расширение Вселенной, причиной которого ныне считается загадочная "темная энергия". Вместо таинственной "энергии", которая якобы расталкивает вещество галактик, ученые предложили теперь более "естественный" (по их мнению) механизм: наблюдаемые в последние годы явления - это "всего лишь" результат существования небольшой "ряби" в пространстве и времени, возникшей на самых ранних этапах развития Вселенной - во время так называемого периода инфляции, следовавшего за моментом Большого взрыва. Зона этой "ряби" (по-английски 'ripples', иначе говоря, небольшие волны, зыбь, пульсации...) простирается далеко за пределы той области окружающего нас мира, которую мы можем наблюдать с помощью наших телескопов, так что реальное существование этих "волн" можно подтвердить только косвенными методами.

В работе, посвященной решению этого самого животрепещущего вопроса современной космологии, приняли участие четыре физика-теоретика: Эдвард Колб (Edward W. Kolb) из Фермиевской национальной ускорительной лаборатории Министерства энергетики США (Fermilab, Батавия, штат Иллинойс), Сабино Матарресе (Sabino Matarrese) из Университета города Падуи (Северная Италия), Алессио Нотари (Alessio Notari) из Университета МакГилл (McGill University, Монреаль, Канада) и Антонио Риотто (Antonio Riotto) из итальянского Национального института ядерной физики (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - INFN) в Падуе. Их исследование представлено на страницах журнала Physical Review Letters.

"Темная энергия" (dark energy), иначе именуемая отрицательным давлением или антигравитацией, - термин, возникший в рамках одной из самых популярных моделей Большого взрыва - модели инфляционной Вселенной, как бы "раздуваемой" по экспоненциальному закону на начальном этапе своего развития (10-35 с) отрицательной гравитацией вакуума. Инфляционная модель позволила лучше объяснить совокупность реально наблюдаемых фактов, вроде "плоской" (практически неискривленной) и сравнительно однородной по своей структуре окружающей нас области Вселенной, но взамен потребовала несколько произвольных допущений.

Подобным образом еще в 1917 году Эйнштейн добавил в свои уравнения общей теории относительности специальный лямбда-член (космологическую постоянную), чтобы получить стационарную нерасширяющуюся Вселенную, что впоследствии называл главной ошибкой своей жизни. Точно такой же эффект, как введение лямбда-члена, производит присутствие нового фактора - отталкивания, "антигравитации". Долгое время считалось, что модель расширяющейся Вселенной, по крайней мере, на современном ее этапе, позволяет обойтись без этой новой сущности, космологическая постоянная Эйнштейна считалось равной или очень близкой к нулю. Но в самом конце XX века многие астрофизики парадоксальным образом вновь были вынуждены обратиться к этому старому непопулярному приему, чтобы согласовать наблюдаемые данные с теорией.

В существование "темной энергии" ученых впервые заставили поверить сделанные "Хабблом" снимки "стандартных свечей" - сверхновых определенного типа, взрывавшихся на рекордных расстояниях порядка 10 миллиардов световых лет. Звезды такого типа должны были давать вспышку в два раза меньшей яркости, чем было зарегистрировано, отсюда следовал вывод, что расширение Вселенной происходит со все возрастающей скоростью. При отсутствии "темной энергии" расширение Вселенной должно было бы, наоборот, со временем замедляться (особенно учитывая найденные за последнее время физиками и астрофизиками запасы "темного вещества" - т.е. материи, скрытой от непосредственного наблюдения в телескопы).

Согласно современным воззрениям, около 2/3 Вселенной состоит из "темной энергии". Оставшаяся треть приходится в основном на "темную материю", состав которой до сих пор точно не выяснен, и только малая часть остается на долю "обычной" видимой материи звезд и планет. Гравитация действует на все формы вещества, а антигравитация "темной энергии" проявляется только на дальних расстояниях, заставляя Вселенную расширяться ускоренными темпами, немыслимыми в том случае, если бы гравитация была доминирующей силой.

"Гипотеза темной энергии чрезвычайно пленительна, - объясняет Антонио Риотто из Падуи, - но с другой стороны она представляет собой серьезную проблему. Ни одна из существующих ныне теоретических моделей (включая теории суперсимметрии или струнные теории) не способна объяснить присутствие этой таинственной темной энергии в том количестве, которого требуют наши наблюдения. Если бы темная энергия присутствовала в том объеме, что предсказывают теории, то Вселенная расширялась бы с поистине фантастической скоростью и не позволила бы возникнуть чему-либо из того, что мы наблюдаем в нашем космосе".

Нужное количество темной энергии настолько трудно связать с известными законами природы, что физики уже успели перебрать всю гамму самых экзотических объяснений, включая новые силы, новые измерения пространства-времени и наличие новых ультралегких элементарных частиц. Однако новая теория не предполагает присутствия ни одного нового компонента во Вселенной, а наличие ускоренного расширения Вселенной описывается посредством стандартной инфляционной космологической модели для ранней Вселенной, появившейся еще в 1981 году.

В ходе инфляционного периода само пространство расширялось быстрее скорости света (таким образом получается, что хотя для вещества скорость света и является непреодолимым барьером, расширения пространства это ограничение уже не касается...). Предполагается, что во время периода инфляционного раздувания возникла небольшая "рябь" в пространстве-времени (к этому привели случайные квантовые колебания), которая затем (в ходе расширения Вселенной) была соответствующим образом "растянута" и теперь вышла далеко за пределы нашего космического горизонта, заполняя полную "глобальную" Вселенную, которая занимает приблизительно в 10100 раз больший размер, чем область видимой Вселенной, которая ограничена расстоянием, соответствующим приблизительно 14-15 миллиардам световых лет (только от объектов с такого расстояния свет смог достичь нас за все время существования нашей Вселенной). В новой работе содержится утверждение, согласно которому эволюция этой космической "ряби" увеличивает наблюдаемое расширение Вселенной и может служить объяснением ее ускоренного "разбухания".

"Мы поняли, что нужно просто добавить этот новый ключевой компонент - рябь пространства-времени, возникшую в ходе инфляционной эпохи, к Общей теории относительности Эйнштейна, чтобы объяснить, почему Вселенная ныне ускоряется, - говорит Райотто. - Это решение тайны ускорения вовлекает в объяснение Вселенную за пределами нашего космического горизонта. Никакая таинственная темная энергия при этом не требуется".

Ученые уверены, что присутствие этой "ряби" в видимой части Вселенной дает достаточно скромный эффект, и эффекты от близлежащего вещества легко пересиливают воздействие отдаленного "волнения", однако приблизительно миллиард лет назад плотность близлежащего вещества до такой степени уменьшилась ("истончилась" за счет непрерывного расширения пространства), что эффект ряби все-таки начал чувствоваться - в виде космического ускорения.

Эдвард Колб считает это предположение самым консервативным объяснением феномена ускоряющейся Вселенной из всех возможных. "Требуется только надлежащий аккуратный учет физических эффектов, возникающих под воздействием ряби вне нашего космического горизонта", - заявил он. Дело в том, что рябь должна была затронуть видимую Вселенную, оставить гравитационный след, который можно все еще уловить локально. "Вообразите, что вы оказались в тумане посреди океана. Вас качают пологие волны, которые вы фактически не видите, но чувствуете какую-то выпуклость и движение вверх-вниз, к тому же эта "зыбь" растет со временем..." Если расчеты верны, то данные от уже планируемых ныне экспериментов (например, дальнейшие наблюдения за вспышками сверхновых) позволят космологам проверить эту новую теорию.

"Был ли Эйнштейн прав, когда он первоначально ввел космологическую постоянную, или он был больше прав, когда позже отказался от своей собственной идеи, можно будет проверить несколько позже, с повышением точности космологических наблюдений, - считает Колб. - Новые данные скоро позволят сделать однозначный выбор между нашим объяснением ускоренного расширения Вселенной и решением, подразумевающим наличие темной энергии".

Источники:
Ripples in Spacetime Could Explain Dark Energy - Universe Today
Italian, Us Cosmologists Present Alternate Explanation For Accelerating Expansion Of The Universe: Was Einstein right when he said he was wrong? - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare
Giant space-time ripples may cause cosmic expansion - New Scientist

Ссылки:
Primordial inflation explains why the universe is accelerating today - PDF
Физический вакуум и космическая антигравитация - "Астронет"
The bubble that ate the universe - New Scientist

<a href=# onMouseOver=this.href='ma'+'ilto:'+'borisov'+'@'+'grani.ru' class=anons12>Максим Борисов</a>, 20.03.2005


новость Новости по теме
Фото и Видео






Наши спонсоры
Выбор читателей