13,8 miljardia vuotta sitten maailmankaikkeus oli ainutlaatuisuus - avaruus, jonka korkea paine puristi äärettömästi. Kuitenkin vähemmän kuin yhdessä murto-osassa sekunnin miljardiosaa, tämä pieni piste laajeni uskomattomaan kokoon. Universumimme klassisella historialla on alku, keskipiste ja loppu. Joten Albert Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian (GR) mukaan maailmankaikkeuden laajenemisen tulisi hidastua ajan myötä. Todellisuus maalaa kuitenkin aivan toisen kuvan: maailmankaikkeus kasvaa jatkuvasti yhä nopeammin. Tutkijoiden mielestä tämän ristiriidan syy on salaperäinen tumma energia, mutta on mahdollista, että ymmärrystämme maailmankaikkeudesta ja sen kehityksestä on tarkistettava.
On olemassa monia oletuksia siitä, kuinka universumimme syntyi ja miksi se on olemassa.
Kuinka kaikki alkoi ja voisiko muuten olla?
Universumi alkoi laajentua heti Ison räjähdyksen jälkeen. Laajentumisaste kehitysvaiheen varhaisessa vaiheessa - tätä prosessia kutsutaan kosmologiseksi inflaatioksi - oli paljon nopeampaa kuin inflaation päättymisen jälkeen. Joten, maailmankaikkeus vähitellen laajeni ja jäähtyi, mutta vain murto-osan alkuperäisestä nopeudesta. Seuraavan 380 000 vuoden aikana maailmankaikkeus oli niin tiheä, että avaruus oli läpinäkymätön, erittäin kuuma plasma sirpaleisista hiukkasista. Kun maailmankaikkeus jäähtyi tarpeeksi ensimmäisten vetyatomien muodostumiseksi, siitä tuli läpinäkyvä valon kulkemiseksi läpi. Sitten säteily puhkesi kaikkiin suuntiin ja maailmankaikkeus oli matkalla sellaiseksi, minkä näemme nykyään - tyhjä tila, joka vuorottelee kaasun ja pölyn, tähtijen, galaksien, mustien reikien ja muiden aineen ja energian muodon kanssa. LopuksiJoidenkin mallien mukaan kaikki aineen kohoumat leviävät niin kaukana toisistaan, että ne katoavat vähitellen. Universumista tulee kylmä, homogeeninen keitto eristetyistä fotoneista. Mutta entä jos iso räjähdys ei olisi kaiken alku?
Big Bang -teoria on niin laajalti hyväksytty, että joskus voit unohtaa, että tämä on vain teoria, jolla on puutteita. Tästä syystä tutkijat tarjoavat erilaisia vaihtoehtoja tapahtumien kehittämiselle. Esimerkiksi on ehdotettu, että iso räjähdys on saattanut olla enemmän "iso poistuminen" - käännekohta meneillään olevaan maailmankaikkeuden supistumis- ja laajentumissykliin. Toinen oletus on, että Big Bangista tuli heijastuspiste, kun maailmankaikkeuden peilikuva laajenee”toisen puolen” ulkopuolelle, jossa antimateria korvaa aineen ja aika virtaa itseensä vastakkaiseen suuntaan. Kolmannen oletuksen mukaan Big Bang on siirtymäpiste maailmankaikkeudessa, joka on aina ollut olemassa ja jatkaa kasvuaan loputtomiin. Kaikki nämä teoriat ovat valtavirran kosmologian ulkopuolella,mutta he kaikki löysivät tukea arvostettujen tutkijoiden keskuudessa. Kasvava määrä uusia kilpailevia teorioita viittaa siihen, että saattaa olla aika miettiä tosiasiaa, että iso räjähdys merkitsee tilan ja ajan alkua.
Nykyisin näkemämme maailmankaikkeus koostuu kaasu- ja pölyklustereista, tähtiistä, mustista reikistä ja galakseista.
Mainosvideo:
Entä jos iso räjähdys ei todellakaan tapahtuisi?
Akateemisissa piireissä on toistuvasti ilmaistu ajatus siitä, ettei Big Bangia … ole olemassa. Joten Eric Lerner, vuonna 1992 kirjoittamansa samannimisen kirjan kirjoittaja, esitteli tutkimuksen tulokset, joiden mukaan Invers-lehden mukaan Big Bang -teorian ja havaittujen tosiasioiden välillä on ero. "Kosmologian kehittämiseksi on välttämätöntä luopua ison räjähdyksen päähypoteesista" - sanottiin Lernerin lausunnossa. "Kosmologian todellinen kriisi on se, ettei koskaan ollut Big Bang."
Puhumme todisteiden epäjohdonmukaisuudesta litiumin esiintymisen suhteen avaruudessa, jotka tähtitieteilijät ovat Lernerin mukaan jo kauan tiedossa. Tutkijat uskovat tänään, että tarkat määrät heliumia, deuteriumia ja litiumia tuotettiin fuusioreaktioilla tiheässä, erittäin kuumassa kemiallisten elementtien pilvessä, joka ilmestyi Ison räjähdyksen jälkeen. Lerner, joka on vuosikymmenien ajan seurannut tällaisia reaktioita yksityiskohtaisesti, sanoo kuitenkin, että hänen ja muiden tutkijoiden havainnot eivät ole samat kuin vanhempien tähtien havaintoihin perustuvilla pitkäaikaisilla teorioilla. Hän havaitsi, että vanhoissa tähtiä havaitaan vähemmän kuin puolet heliumista ja alle kymmenesosa litiumista kuin Big Bang -nukleosynteesiteorian mukaan ennakoidaan, jonka mukaan neljäsosa maailmankaikkeuden massasta on heliumia. Lerner on vakuuttunut siitä, ettei litiumia eikä heliumia ole luotu ennen kuin ensimmäiset tähdet ilmestyivät galaksissamme.
Voisiko universumimme syntyä mistään?
Kaikki tutkijat eivät kuitenkaan ole samaa mieltä Lernerin teorian kanssa. Etelä-Kalifornian yliopiston tähtitieteen professori Vae Perumyanin mukaan Lerner lainaa harvoin vertaisarvioituja artikkeleita, ja monet hänen perusteluistaan eivät pidä vettä. Esimerkiksi Perumian uskoo, että mikroaalto-kosminen tausta säteily (tai jäännössäteily), joka osoittaa Isosta räjähdyksestä lähtevän säteilyn, on kosmologisen teorian pylväs, jota Lerner ei voi kiistää. Lisäksi, jos Big Bang -teoriassa olisi niin vakavia puutteita, Lerner ei olisi ollut tämän teorian ainoa kriitikko.
Mutta Lerner ei ole yksin. Nobelin palkittu kosmologi James Peebles uskoo, että on välttämätöntä lopettaa maailmankaikkeuden varhaisimpien hetkien kutsuminen "isoksi räjähdykseksi". Agence France-Pressen mukaan Peebles uskoo, että ei ole hyvää tapaa tarkistaa, tapahtuiko Big Bang -tapauksen kaltainen tapahtuma todella - kosmologeilla on todisteita nopeasta ulkoisesta laajentumisesta, mutta mikään ei ole erillisempi kuin yksittäinen piste, joka räjähti luomaan kaiken Universumi. Peeblesillä ei ole vaihtoehtoa Big Bang -teorialle, mutta hän on vakuuttunut siitä, että ilman riittävää tietoa tutkijoiden ei pidä olettaa tämän sopivan hypoteesin olevan oikea. Samalla tiedemies myöntää, että koska ei ole parempaa tapaa kuvata maailmankaikkeuden alkua, iso räjähdys toimii hyvin. Laskelmissaan Peebles noudattaa myös yleisesti hyväksyttyä teoriaa, vaikka hän ei todellakaan pidä siitä.
Big Bounce: Voiko maailmankaikkeus laajentua loputtomiin?
Akatemian yleisin Big Bounce -hypoteesi juontaa tyytymättömyyteen ajatukseen kosmologisesta inflaatiosta. Kosminen mikroaaltosäteilysäteily on ollut perustavanlaatuinen tekijä kaikissa maailmankaikkeuden malleissa siitä lähtien, kun se löydettiin ensimmäisen kerran vuonna 1965. Lisäksi CMB on tärkein tietolähde siitä, miltä varhainen maailmankaikkeus näytti, ja samalla mysteeri fyysikoille. Tosiasia on, että jäännössäteily näyttää samalla tavalla myös alueilla, jotka näyttäisivät koskaan voivan olla vuorovaikutuksessa keskenään koko maailmankaikkeuden historiassa.
Ison paineen jättämät arvet heikossa reliktisäteilyssä, joka tunkeutuu koko kosmokseen, antavat vihjeitä siitä, miltä varhainen maailmankaikkeus näytti.
Big Bounce -hypoteesin mukaan maailmankaikkeus laajenee, kunnes se hajoaa yhteen äärettömään pisteeseen - jaksoon, joka kestää ikuisesti. Vuonna 2007 Pennsylvanian yliopiston fyysikko Martin Bojald, joka perustui Einsteinin malliin, esitti Loop-kvanttigravitaation teorian - kvantfysiikan kentän, joka kuvaa varhaisen maailmankaikkeuden hallitsemat äärimmäisen korkeat energiat, joten tutkijat päättelivät, että maailmankaikkeus ei syntynyt mistään. eikä laajene loputtomiin. Bozhawaldin tutkimus kuitenkin osoittaa, että hypoteettinen edellinen maailmankaikkeus ei ollut täsmälleen sama kuin meidän. Kaiken kaikkiaan Big Rebound -hypoteesi on yhdenmukainen Big Bang -kuvan kanssa kuumasta, tiheästä maailmankaikkeudesta, joka alkoi 13,8 miljardia vuotta sitten ja alkoi laajentua ja jäähtyä. Mutta sen sijaantullakseen avaruuden ja ajan alkua, iso isku oli hetki, jolloin maailmankaikkeus siirtyi aikaisemmasta olemassaolon vaiheesta, jonka aikana tila supistui.
Kriitikot kuitenkin uskovat, että tämän teorian tueksi ei ole juurikaan näyttöä. Esimerkiksi Columbian yliopiston matemaatikko Peter Voight kirjoitti blogissaan Not Even Wrong: "Jotta näitä väitteitä voidaan pitää laillisena teoriana, niiden on tuettava todisteilla."
Etsivät vastauksia: Kaikki polut johtavat pimeään energiaan
Lähtien siitä, että yleisesti hyväksytty teoria maailmankaikkeuden ulkonäöstä ja evoluutiosta on ison paineen teoria, tutkijat yrittävät löytää vastauksen kysymykseen, miksi maailmankaikkeus laajenee kiihtyvyydellä.
Tumma aine ja tumma energia ovat todennäköisesti avaimet maailmankaikkeuden ymmärtämiseen.
Kun tutkijat analysoivat tähtijen ja galaksien liikettä, he päättelivät, että siellä oli näkymättömiä hiukkasia, joita he kutsuivat pimeäksi aineeksi. Ja maailmankaikkeuden jatkuva kiihtyminen (Hubble-vakio) viittasi siihen, että sen aiheutti tietty ilmiö, jota tutkijat kutsuivat pimeäksi energiaksi. Tumma energia ja tumma aine ovat aikamme tärkeimmät tieteelliset mysteerit, joten kansainvälisen tummanergian (DES) tutkimusryhmän tutkijat etsivät vastauksia. DES aloitti toimintansa vuonna 2004, ja sillä on tällä hetkellä 400 tutkijaa 26 eri tiedelaitoksesta seitsemästä maasta. Tutkijat etsivät tummaa energiaa herkimmältä tähtitieteelliseltä digitaalikameralta, jonka resoluutio on 570 megapikseliä. Kamera on asennettu Viktor Blancon kaukoputkeen Cerro Toledon observatoriossa Chilen Andeilla. Se on eräänlainen skalpelli, joka on varustettu viidellä linssillä.
Tutkijoiden mielestä vastaukset peruskysymyksiin siitä, miten maailmankaikkeus on syntynyt ja mitä tumma aine ja tumma energia ovat, olisi esitettävä suurelle yleisölle noin viiden vuoden kuluessa. DES pyrkii analysoimaan 100 000 galaksia, jotka ovat jopa 8 miljardia valovuotta päässä. Koska pimeää energiaa ei voida nähdä, tutkijat mittaavat Hubble-vakion määrittääkseen tarkalleen, onko pimeää energiaa ja mistä se on tehty. Tavalla tai toisella, meidän on vain odotettava kansainvälisen tutkijaryhmän työn tuloksia ja tehtävä oletuksia siitä, mikä on maailmankaikkeus.
Lyubov Sokovikova