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

Баба-Яга и все-все-все: (очень) краткая история сказок в отечественном кино Баба-Яга и все-все-все: (очень) краткая история сказок в отечественном кино

История жанра сказочных фильмов, ключевые периоды и важнейшие имена

СНОБ
Гуннов вновь назвали носителями енисейских языков Гуннов вновь назвали носителями енисейских языков

Хунну и гунны, возможно, говорили на одном из енисейских языков

N+1
Социальный заказ Социальный заказ

Две студентки МИФИ превратили увлечение волонтерством в ESG-агентство You Social

Forbes
Анна Якунина: «Я кайфую от своего возраста» Анна Якунина: «Я кайфую от своего возраста»

Как Анна Якунина полюбила морщины и научилась принимать свой возраст

Караван историй
Виктор Низовцев ловец ускользающих снов Виктор Низовцев ловец ускользающих снов

«С некоторыми из моих персонажей связаны почти мистические истории»

Караван историй
Клан Сгарсгардов: что нужно знать об одной из самых известных актерских династий Клан Сгарсгардов: что нужно знать об одной из самых известных актерских династий

С чего, а вернее, с кого началась династия Сгарсгардов

Правила жизни
Жизнь Анны Ангеловны, краткая история фаду Жизнь Анны Ангеловны, краткая история фаду

История о том, как появился музыкальный жанр фаду

Seasons of life
Конкурсы интересные Конкурсы интересные

Как развлекали себя и окружающих на банкете или празднестве в прошлом?

Вокруг света
Астрономы отыскали экстремально яркие события разрыва звезд сверхмассивными черными дырами Астрономы отыскали экстремально яркие события разрыва звезд сверхмассивными черными дырами

Астрономы описали класс рекордно ярких транзиентов

N+1
Павел Попов: «Самое главное в творчестве – уйти от эгоизма» Павел Попов: «Самое главное в творчестве – уйти от эгоизма»

Павел Попов: как его изменила новая роль и что дает артисту работа в кино

Ведомости
Наши на Западе: как Америка влюбилась в венгерские «Икарусы» Наши на Западе: как Америка влюбилась в венгерские «Икарусы»

Ikarus – история автобусов, которые лидировали одновременно и в СССР, и в США

ТехИнсайдер
Как королевские особы влияли на моду? Посмотрите на примеры королевы Виктории и принцессы Дианы Как королевские особы влияли на моду? Посмотрите на примеры королевы Виктории и принцессы Дианы

Влияние монархов на стиль даже в XXI веке куда глубже, чем кажется

ТехИнсайдер
Всегда время фото и десертов Всегда время фото и десертов

Бизнес-хроника старейших предприятий Санкт-Петербурга

Weekend
Как все успеть и не сойти с ума! Как все успеть и не сойти с ума!

Пройди наш тест и узнаешь, какая стратегия победы над стрессом подходит тебе

Лиза
Письмо гонителю генетики Письмо гонителю генетики

Это письмо можно считать одним из живых документов «оттепели»

Дилетант
В нескольких минутах от третьей мировой В нескольких минутах от третьей мировой

Сбои в работе СПРН случались, но всегда вовремя вмешивался человеческий фактор

Дилетант
Клара Лучко. Настоящая казачка Клара Лучко. Настоящая казачка

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

Караван историй
Город, который дает то, что нужно Город, который дает то, что нужно

Размышления москвича Григория Туманова о магии Петербурга

СНОБ
Все в театр Все в театр

В Москве стартовал «Театральный бульвар», и он станет самым продолжительным

Ведомости
Красная машина Красная машина

Советский автопром глазами ЦРУ

Автопилот
Мир экзопланет: как на орбитах у других солнц были открыты «непланеты» Мир экзопланет: как на орбитах у других солнц были открыты «непланеты»

О том, как обнаруживаются экзопланеты и какими они бывают

Наука и техника
Нашествие парнокопытных мигрантов Нашествие парнокопытных мигрантов

Почему популяция казахстанских сайгаков уничтожает российские сельхозугодья

Монокль
Правило рецидивиста Правило рецидивиста

Норма, именуемая сегодня «Правилом Миранды», существовала далеко не всегда

Дилетант
«Гипотеза белых дыр» «Гипотеза белых дыр»

Почему снаружи белая дыра не отличается от черной

N+1
Самоубийство семьи бургомистра Самоубийство семьи бургомистра

«Кризис закончен. Орудия затихли. Кто знал, как нам стоит поступить?»

Дилетант
Как начать переписку с девушкой, чтобы она точно ответила Как начать переписку с девушкой, чтобы она точно ответила

Лучшие заменители опостылевшего всем «Привет! Как дела?»

Maxim
Скромные великаны Скромные великаны

В Португалии больше потерь и сожалений об утраченном величии, чем приобретений

Seasons of life
«Миграция станет цифровой и жесткой»: новые правила для иностранцев в России «Миграция станет цифровой и жесткой»: новые правила для иностранцев в России

С какими проблемами сталкиваются мигранты и работодатели

ФедералПресс
HDD и SSD накопители — в чем разница и стоит ли переплачивать? HDD и SSD накопители — в чем разница и стоит ли переплачивать?

HDD и SSD: надежный винтаж против скорости света и цены космоса

ТехИнсайдер
Девушки и яйца: как стильные и вкусные завтраки приносят сотни миллионов Девушки и яйца: как стильные и вкусные завтраки приносят сотни миллионов

Как две девушки сделали бизнес на блюдах с яйцами?

Forbes
Открыть в приложении