Вселенная не бесконечна. Что нужно знать о скандальной гипотезе астрономов из Южной Кореи - фото

Вселенная не бесконечна. Что нужно знать о скандальной гипотезе астрономов из Южной Кореи

9 января 2020, 20:00

Ученые из Южной Кореи проверили данные о расстояниях между отдаленными объектами во Вселенной.

Коротко:

— почему ученые спорят о скорости расширения Вселенной

— кто подставил под угрозу существование темной энергии

— как измерить расстояние к краю Вселенной

Видео дня

О дна из главных гипотез современной астрофизики, на которой основаны самые авторитетные космологические теории, может потерпеть крах из-за нового исследования южнокорейских ученых.

Народное поверье гласит, что если долго смотреть на Луну — можно стать сумасшедшим.

Доказать или опровергнуть это утверждение пока никому не удалось, но вот наблюдения за глубоким космосом вскоре могут довести до сумасшествия многих астрофизиков и даже лишить Нобелевской премии ее недавних лауреатов.

Несмотря на значительный технический прогресс и существование на Земле продвинутого исследовательского оборудования, все наши попытки изучить самые отдаленные уголки Вселенной пока можно сравнить с попытками поймать в FM-диапазоне эмбиент-радиостанцию посередине Тихого океана.

Поэтому большинство из современных космологических теорий основаны на гипотезах и предположениях. Самые распространенные из них — существование темной материи и темной энергии. Это гипотетическое вещество якобы формирует 95% Вселенной, отвечает за скрытую массу всех космических объектов и за быстрое расширение пространства.

Однако, темные материя и энергия стали всего лишь предположительными переменными, которые ввели ученые, чтобы дополнить предыдущие исследования о расстояниях между отдаленными объектами во Вселенной.

Новая работа астрономов из Южной Кореи ставит под сомнения эти исследования и, как следствие, может опровергнуть гипотезы о быстром расширении Вселенной и существовании темной энергии.

Jay GaBany/NASA

Фото: Jay GaBany/NASA

Что узнали южнокорейские ученые?


Согласно закону Хаббла, Вселенная постоянно расширяется. Но в масштабах нашей Солнечной системы или даже других звездных систем в галактике Млечный путь, засечь это расширение практически невозможно.

Поэтому астрофизикам пришлось изучать отдаленные галактики, один лишь свет от которых может лететь к Земле сотни тысяч лет. Очевидно, что для определения точных расстояний к таким далеким объектам нужно учитывать массу погрешностей, включая гравитационное искривление света и особенности всех его спектров.

Одним из самых распространенных инструментов для определения расстояний к далеким галактикам и скорости расширения Вселенной стали вспышки сверхновых, — явления, которые знаменуют смерть тяжелых звезд и сопровождаются резким увеличением их яркости.

Измеряя красное смещение (переход света от далеких объектов в диапазон длинных волн) сверхновых типа Ia, астрономы могли определить расстояние к ним и скорость расширения Вселенной.

Полученные данные о расстояниях между самыми отдаленными объектами не соответствовали нашему пониманию Вселенной. Другими словами, расстояния были слишком большими и, согласно данным красного смещения сверхновых, Вселенная расширялась гораздо быстрее, чем должна была. Как раз это ученые и списали на действие вышеупомянутой темной энергии.

Правда, предположение о быстром расширении Вселенной и существовании темной энергии базировалось на том, что яркость сверхновых типа Ia не эволюционирует в зависимости от их возраста и расстояния к ним.

NASA/ESA Hubble Space Telescope
Фото: NASA/ESA Hubble Space Telescope

Астрономы из южнокорейского Университета Йонсей пошли другим путем и решили измерить расстояния к самым отдаленным галактикам с помощью спектроскопических наблюдений. Такой метод позволяет засечь электромагнитное излучение от звезд в галактиках, где расположены сверхновые.

Согласно предварительным данным исследования, которые опубликовали в материале на портале Phys.org, ученые из Южной Кореи последние несколько лет наблюдали за 30 сверхновыми типа Ia в отдаленных галактиках и заметили, что их яркость все же зависит от расстояния и возраста.

Спектроскопические наблюдения показали, что такие сверхновые в молодых галактиках являются менее яркими для нас, чем сверхновые в старых галактиках. Этот вывод ставит под угрозу гипотезу о существовании темной энергии, поскольку предположения ученых о быстром расширении Вселенной основаны как раз на том, что светимость сверхновых неизменна.

В глобальном понимании работа южнокорейских астрономов гласит, что Вселенная может иметь гораздо меньшие размеры, чем мы считали до этого, поэтому отпадает необходимость в темной энергии, которая до сих пор была единственным объяснением быстрого расширения пространства.

«Принимая его за чистую монету, результат нашего исследования предполагает, что ~100% доказательств темной энергии просто исчезают. Это будет подтверждено будущими наблюдениями», — говорят авторы исследования.

Конечно, новое исследование нужно будет еще неоднократно проверить, но если данные окажутся верными — это может перевернуть наше понимание пространства во Вселенной и даже лишить Нобелевской премии троих ученых из США.

ESA/NASA

Фото: ESA/NASA

(не)Фейковая награда


В 2011-м году Нобелевский комитет наградил премией по физике троих американских ученых — астрофизиков Сола Перлмуттера, Брайана Шмидта и Адам Рисс. Исследователи поделили награду «за открытие ускоренного расширения Вселенной посредством наблюдения дальних сверхновых».

Именно они предложили использовать свет от сверхновых типа Iа для определения расстояний к далеким объектам в космосе и пришли к выводу, что Вселенная расширяется быстрее, чем ученые считали до этого.

«Считается, что ускорение обусловлено темной энергией, но что это за темная энергия, остается, возможно, величайшей загадкой в физике сегодня. Известно, что темная энергия составляет около трех четвертей Вселенной. Поэтому выводы Нобелевских лауреатов по физике 2011 года помогли раскрыть Вселенную, которая в значительной степени неизвестна науке», — указано в пресс-релизе Нобелевского комитета.

nobelprize.org
Фото: nobelprize.org

Похожие дискуссии ведутся вокруг присуждения Нобелевской премии по физике британцу Питеру Хиггсу в 2013-м, который с помощью Большого адронного коллайдера обнаружил бозон, впоследствии названный в его честь.

Бозон Хиггса должен был помочь объяснить, откуда берется масса у некоторых элементарных частиц и стать новым этапом на пути к пониманию свойств гравитации в квантовом мире, однако, многие ученые и эксперты считают, что это открытие является преувеличенным и не несет особой ценности для теоретической физики.

В случае же с темной энергией расчеты астрономов из Южной Кореи могут пошатнуть основы современной космологии, ведь, если они окажутся верны, ведущим ученым придется пересматривать расстояния к отдаленным объектам во Вселенной и скорость ее расширения.

«По словам Карла Сагана, экстраординарные утверждения требуют экстраординарных доказательств, но я не уверен, что у нас есть такие экстраординарные доказательства темной энергии. Наш результат показывает, что темная энергия из космологии сверхновых, которая привела к Нобелевской премии по физике в 2011-м, может быть артефактом хрупкого и ложного предположения», — говорит автор исследования Янг Вук Ли из Университета Йонсей в Сеуле.

Стоит отметить, что тот же лауреат Нобелевской премии по физике 2011-го Адам Рисс, который сейчас является профессором астрофизики в Университете Джонса Хопкинса, считает, что в работе южнокорейских ученых могут быть искажены данные о возрасте галактик, где находятся сверхновые звезды, поэтому работу стоит тщательно проверить.

Кроме того, красное свечение сверхновых типа Ia и расстояние к ним не являются единственными аргументами в пользу темной энергии, — фундаментальное для космологии реликтовое излучение (микроволновый фон, который остался от вещества, возникшего на ранних этапах формирования Вселенной) также предполагает наличие дополнительных, невидимых нам сил, которые могут отвечать за быстрое расширение Вселенной.

Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine

Фото: Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine

Путаница с расширением Вселенной и ее формой


Разногласия по поводу темной энергии и скорости расширения Вселенной — это один из самых сложных вопросов в астрофизике, и ученые со всего мира часто публикуют новые данные, которые якобы опровергают предыдущие исследования.

Например, следуя из упомянутого выше закона Хаббла, ученые также ломают голову над точным измерением постоянной Хаббла, — скорости расширения Вселенной. До августа 2019-го этот показатель составлял 67,4 (км/с)/мегапарсек (один парсек = 3,26 световых лет или 30,8 трлн км). Это подсчитали ученые из Европейского космического агентства (ESA) с помощью космической обсерватории Planck, которая анализирует реликтовое излучение.

Но астрофизики, которые анализируют данные из телескопа Hubble, решили измерить постоянную Хаббла с помощью скопления звезд-цефеидов в Большом Магеллановом Облаке на расстоянии около 7 тыс. световых лет от нас. Подсчеты, основанные на частоте мерцания цефеидов показали, что постоянная Хаббла составляет 73,4 (км/с)/мегапарсек.

Если верить этим данным, скорость расширения Вселенной должна быть еще больше, а не меньше, как об этом заявили астрономы из Южной Кореи. В таком случае, нам никак не обойтись без темной энергии.

Как бы там ни было, в ноябре 2019-го представители Римского университета Ла Сапиенца и Парижского института астрофизики пошли дальше и шокировали общественность заявлением о том, что Вселенная может быть не бесконечной, и, вероятно, она уже расширилась до своих максимальных размеров.

Утверждение о том, что Вселенная бесконечна имеет физическое и математическое доказательство: согласно действующим космологическим теориям, все пространство вокруг нас, быстрее или медленнее, равномерно расширяется во всех направлениях, и в нем соблюдается Евклидова геометрия. То есть, параллельные прямые любой длины во Вселенной никогда не пересекутся, а сумма углов любого треугольника будет равна 180 градусам.

Астрофизики доказывают равномерное расширение Вселенной во всех направлениях с помощью определения плотности вещества в ней: концентрация всей материи и энергии, включая гипотетические темные энергию/материю, должна уравновешивать энергии внешнего расширения и внутреннего гравитационного притяжения.

hubblesite.org
Фото: hubblesite.org

В начале 2000-х исследователи определили критическую плотность материи во Вселенной — 5,7 атомов водорода на квадратный метр. Этот показатель подтверждает, что Вселенная является открытой, плоской и бесконечной. Но, в конце 2019-го астрофизики из Италии и Франции опубликовали исследование, согласно которому показатель плотности материи во Вселенной составляет на 5% больше, чем действующая постоянная критическая плотности.

Если это в действительности так, в модели постоянного расширения Вселенной должна преобладать гравитация, а все пространство вокруг нас в какое-то время могло захлопнуться из-за его положительной кривизны. Иными словами, Вселенная может быть не бесконечной, а иметь форму замкнутой сферы.

Как и в случае с новым исследованием южнокорейских ученых, астрофизики из Европы уверены, что их расчеты позитивной кривизны Вселенной верны «более чем на 99%».

Гипотетически, такое исследование позволяет нам даже определить размеры Вселенной, и означает, что путешествуя из любой точки в одном направлении длительное время, мы все равно вернемся в самое начало. И снова эта работа ставит под угрозу теории о расширении Вселенной и содержании в ней темной энергии.

«Предположение о плоской Вселенной может скрывать космологический кризис, когда несопоставимые наблюдаемые свойства Вселенной кажутся взаимно несовместимыми. Дальнейшие исследования помогут выяснить, являются ли эти расхождения следствием необнаруженной систематики, новой физики или просто статистической погрешности», — писали астрофизики.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Делитесь материалом




Радіо НВ
X