Пять работ, посвященных космологии, с комментариями специалиста

Знание – силаНаука

Поговорим о космологии

В последнее время появилось немало работ, посвященных космологии. Мы выбрали пять из них, дабы представить читателям вместе с комментариями специалиста.

Беседовал Игорь Харичев

1Подтверждена стандартная модель Вселенной

Астрофизики из Калифорнийского университета в городе Дэйвис и команды Южного полярного радиотелескопа использовали полученные на нем данные наблюдений космического микроволнового фона для подтверждения стандартной космологической модели. Радиотелескоп имеет 10‑метровую антенну и расположен в Антарктиде на станции Амундсен-Скотт на географическом южном полюсе Земли.

Основное внимание в исследовании было уделено поляризации космического микроволнового фона. Это излучение, возникшее через 400 000 лет после Большого взрыва, продолжает путешествовать по Вселенной. Ученые проанализировали поляризацию фотонов реликтового излучения, что позволило им изучить важные аспекты ранней эволюции Вселенной и уточнить параметры, связанные с ее расширением, включая постоянную Хаббла.

В работе ученые использовали данные, собранные Южным полярным телескопом в 2019 и 2020 годах. В ходе наблюдений они охватили 1500 квадратных градусов неба, создав масштабную карту распределения массы во Вселенной. Это исследование стало первым, использующим исключительно данные о поляризации реликтового излучения, что делает его независимым от предыдущих исследований, основанных на общей интенсивности света.

Южный полярный радиотелескоп

Для дальнейшего анализа ученые использовали вычислительные ресурсы Национального научно-вычислительного центра энергетических исследований в Беркли. С помощью суперкомпьютеров они проверяли, как должна выглядеть карта поляризации в идеальных условиях, без искажений, вызванных гравитационным линзированием. Это позволило более точно определить структуру массы, которая вызывает эти искажения, и оценить влияние гравитации на путь излучения.

Стоит напомнить, что гравитационное линзирование искажает свет, идущий к Земле. Оценка искажений использовалась для создания карты распределения массы, которая помогает исследовать структуру и динамику ранней Вселенной. Компьютерное моделирование позволило выявить закономерности, которые были подтверждены в ходе наблюдений, увеличив точность расчетов.

Результаты исследования подтверждают состоятельность стандартной космологической модели, а также предоставляют новый взгляд на загадку «напряжения Хаббла», связанного с различиями в измерениях постоянной Хаббла с помощью разных методов. Подход, использующий данные поляризации, может стать важным инструментом для будущих исследований в области космологии, а также для более глубокого понимания эволюции Вселенной.

Публикация на сайте arXiv

2Представлена альтернативная модель Вселенной

Космолог Мэтью Р. Эдвардс из Университета Торонто представил новую модель Вселенной, альтернативную традиционной модели ΛCDM (Λ-Cold Dark Matter) и объясняющую расширение пространства без привлечения гипотезы темной энергии. Согласно результатам проведенного исследования, Вселенная может функционировать как объект, напоминающий черную дыру с оболочкой. То есть Млечный путь и соседние галактики располагаются в оболочке.

Исследователь рассмотрел так называемые решения Ni-NeslušandeLyra, которые описывают нестандартную конфигурацию вещества во Вселенной. В этих решениях материя расположена в виде оболочки, окружающей центральную пустоту. В центре действуют силы отталкивания, которые удерживают оболочку от коллапса. Это вызывает гравитационное красное смещение в свете, движущемся от оболочки к центру, и синее смещение в свете, движущемся обратно к оболочке.

При создании этой модели Эдвардс опирался на недавно полученные данные о плотности, массе и структуре нейтронных звезд, полученные благодаря решениям для уравнений поля Эйнштейна. Эти решения отличаются от стандартной картины, предлагаемой общей теорией относительности, которая представляет собой плоское пространство‑время Минковского внутри сферической оболочки материи. Модель объясняет феномен красного смещения и аномального ослабления света далеких сверхновых. Согласно новой гипотезе, это явление вызвано гравитационным воздействием оболочки, а не только расширением пространства-времени, как это предложено в традиционной модели ΛCDM.

Кроме того, предложенная модель помогает разрешить так называемое напряжение Хаббла, которое заключается в расхождении оценок постоянной Хаббла для ранней и поздней Вселенной. Напряжение Хаббла можно было бы объяснить с помощью изменяющейся производной ν (r), которая заставляет постоянную Хаббла не-уклонно уменьшаться по мере движения от центра Вселенной к оболочке.

Эдвардс также предположил, что Вселенная может иметь настолько большую массу, что в действительности она является черной дырой, окруженной оболочкой. В таком сценарии все излучение Вселенной было бы захвачено в ее внутреннем пространстве, а реликтовое излучение могло бы возникнуть как высвобожденная, а затем захваченная гравитационная энергия при формировании оболочки. При этом пространство‑время должно состоять из фотонных нитей, соединяющих все массы. То есть гравитация – результат поглощения энергии фотонов реликтового излучения в нитях пространства-времени, что притягивает массы друг к другу, в то время как обратный процесс возвращает поглощенную энергию фотонам, раздвигая массы. Оба процесса порождают космологический цикл, который, по мнению ученого, избавит Вселенную от бесконечного расширения и тепловой смерти.

Результаты исследования опубликованы в журнале «Astronomy»

3Наблюдения на телескопе Уэбба опровергают современную модель Вселенной?

Международная группа астрономов из Техасского университета в Остине (США) и Копенгагенского университета (Дания) изучила данные, полученные на космическом телескопе им. Джеймса Уэбба (JWST), и обнаружила, что они опровергают широко принятую модель реионизации Вселенной.

Напомним, что эпоха реионизации – период, когда первые звезды и галактики своим излучением превратили нейтральный водород в ионизированный, изменив физическое состояние Вселенной. Считается, что реионизация завершилась примерно через миллиард лет после Большого взрыва, однако данные JWST показывают, что она могла закончиться на 350 миллионов лет раньше.

Астрономы не могут наблюдать сам процесс реионизации напрямую, поэтому используют косвенные доказательства, такие как измерения излучения от космического микроволнового фона и анализа спектральной линии Лаймана-альфа, которая связана с изменениями энергии водорода. Эти данные помогают оценивать количество энергии, необходимой для ионизации всей Вселенной.

Космический телескоп JWST

Однако JWST позволил астрономам заглянуть в более ранние этапы существования Вселенной и обнаружить большее, чем ожидалось, количество галактик, излучающих экстремальный ультрафиолетовый свет. По этим новым данным выходит, что галактики могли самостоятельно поддерживать реионизацию, что ставит под сомнение устоявшиеся оценки.

Согласно новым данным, реионизация могла завершиться уже через 550—650 миллионов лет после Большого взрыва, что противоречит теоретическим моделям. Если бы это было так, космический микроволновый фон и спектры Лаймана-альфа должны были бы выглядеть иначе, чем предсказывалось ранее.

В качестве возможного объяснения астрономы рассматривают процесс рекомбинации, когда протоны и электроны могут снова соединяться в нейтральный водород, что требовало бы больше ультрафиолетового излучения для завершения реионизации. Исследователи планируют продолжать наблюдения и повысить точность моделей, чтобы лучше понять этот критический период в истории Вселенной.

Результаты исследования опубликованы в журнале «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters»

4Обнаружены бросающие вызов современной космологии галактики

Международная группа исследователей обнаружила три древние галактики, которые существовали в течение первого миллиарда лет после Большого взрыва. Эти галактики оказались почти такими же массивными, как Млечный Путь, возникший намного позже. Открытие было сделано с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба.

Для измерения расстояний и звездных масс обнаруженных галактик использовалась программа FRESCO, основанная на спектроскопии NIRCam/grism. Она позволила получить точные данные о галактиках в ранней Вселенной, что помогло ученым сделать вывод: звездообразование в этот период было намного более эффективным, чем считалось ранее. Такой результат бросает вызов существующим космологическим моделям.

Спектрограф NIRCam

Новый подход, разработанный исследователями, позволяет систематически анализировать галактики с эмиссионными линиями в ранней Вселенной. Используя спектрограф NIRCam/grism, ученые смогли точно оценить расстояния до галактик и измерить их звездные массы. Это дало возможность изучить процессы роста галактик на самых ранних этапах космической истории.

Исследователи обнаружили три галактики, названные «красными монстрами » из-за высокого содержания пыли, которая придает им характерный красный оттенок на изображениях телескопа. Эти галактики оказались значительно более массивными и эффективно формировали звезды по сравнению с другими объектами в ранней Вселенной. Они были практически невидимы для предыдущих оптических наблюдений из-за сильного ослабления света пылью.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Дорого и сложно: что тормозит внедрение ИИ в медицину Дорого и сложно: что тормозит внедрение ИИ в медицину

Почему внедрение инноваций в медицине происходит так медленно?

Forbes
Найти Эльдорадо Найти Эльдорадо

Колумбия — одна из модных точек, притягивающих гастротуристов со всего мира

Вокруг света
Жить интересно Жить интересно

О том, как можно найти решение, оглянувшись в прошлое

Вокруг света
Обидная повесть Обидная повесть

За что «Тараса Бульбу» не любили в Польше

Дилетант
Он лгал и учил лгать Он лгал и учил лгать

«Мы не знаем страны, в которой живем». А знаем ли мы Юрия Андропова?

Дилетант
Как начать бегать: 7 простых способов найти в себе мотивацию Как начать бегать: 7 простых способов найти в себе мотивацию

Что бегать полезно, знают все, но вот как удержать мотивацию и постоянство?

ТехИнсайдер
Хитовая история Хитовая история

Факты о песнях, которые в свое время возглавляли всевозможные чарты

ЖАРА Magazine
Палеонтологи впервые идентифицировали череп древнего человека-денисовца Палеонтологи впервые идентифицировали череп древнего человека-денисовца

Как ученые выделили генетический материал из черепа «человека-дракона»

ТехИнсайдер
Слишком заняты, чтобы спать: как сон влияет на эффективность CEO Слишком заняты, чтобы спать: как сон влияет на эффективность CEO

Об особенностях и важности такого простого состояния управленца, как сон

Forbes
Среди отходов древнего Пантикапея распознали окаменелость миоценового тюленя Среди отходов древнего Пантикапея распознали окаменелость миоценового тюленя

Палеозоолог описал ископаемую лопатку миоценового тюленя Cryptophoca maeotica

N+1
Где есть Где есть

Где и чем вкусно кормят в Петербурге

СНОБ
Это мой город Это мой город

Признания в любви Петербургу и прочие практические советы

Weekend
Клара Лучко. Настоящая казачка Клара Лучко. Настоящая казачка

По-настоящему в моей жизни было двое мужчин: первый супруг и нынешний

Караван историй
Кто вы, мистер Освальд? Кто вы, мистер Освальд?

В биографии Ли Харви Освальда всё ещё очень много белых пятен и мифов

Дилетант
Дипфейк и верификация видео: как не стать жертвой обмана Дипфейк и верификация видео: как не стать жертвой обмана

Как обезопасить себя от дипфейков и мошеннических видео

Правила жизни
Иван Бунин оправдывается… Иван Бунин оправдывается…

Жизнь в эмиграции всегда не проста, часто эмигрантам приходится объединяться

Дилетант
Людмила Зыкина: «Обычного женского счастья у меня не получилось» Людмила Зыкина: «Обычного женского счастья у меня не получилось»

О народной любимице, певице Людмиле Зыкиной рассказывает журналист Олег Перанов

Коллекция. Караван историй
Ксения Прихотько Ксения Прихотько

Довлатовед Ксения Прихотько расписала модную типологию петербуржцев

Собака.ru
Хуссам Шакуф: «Мне нравится расширять границы привычного» Хуссам Шакуф: «Мне нравится расширять границы привычного»

Работы архитектора Хуссама Шакуфа расширяют границы современного урбанизма

Ведомости
Баланс под вуалью Баланс под вуалью

Для создания собственного оазиса уюта заказчица пригласила дизайнера

Идеи Вашего Дома
Коварный удар из-под земли Коварный удар из-под земли

«Холодная война» стала стимулом для неумеренных планов создателей оружия

Наука и техника
Лофт для леди Лофт для леди

Интерьер, базирующийся на эстетике индустриальных пространств, однако, воздушный

Идеи Вашего Дома
Наука и жизнь. Архив: 1941—1945 годы Наука и жизнь. Архив: 1941—1945 годы

О чем писали в журнале «Наука и жизнь» в годы Великой Отечественной войны?

Наука и жизнь
Nocow Nocow

Nocow о ведьмачьих балладах и о том, как превратить музыку в большую поэзию

Собака.ru
Хакеры пошли на завод Хакеры пошли на завод

Хакеры продолжают атаки на промышленные предприятия, их цель — шпионаж

Ведомости
«Дневник невидимки»: история необычной старшеклассницы с обычными проблемами «Дневник невидимки»: история необычной старшеклассницы с обычными проблемами

Отрывок из «Дневника невидимки» — романа о том, как оставаться собой

Forbes
Маршрут упирается в лёд Маршрут упирается в лёд

Как формируется Трансарктический транспортный коридор

Эксперт
«Средневековье в латах» «Средневековье в латах»

Как умирали и какие раны наносили друг другу средневековые воины

N+1
Жена на доверии Жена на доверии

Покупка недвижимости в гражданском браке: как защитить свои интересы

Лиза
Открыть в приложении