Νέες ακριβέστερες εκτιμήσεις για τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος

Αστροφυσικοί και κοσμολόγοι του Κέντρου Αστροφυσικής Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν στις ΗΠΑ πραγματοποίησαν τον ακριβέστερο μέχρι σήμερα υπολογισμό σχετικά με τη σύνθεση και την εξέλιξη του σύμπαντος, κάνοντας μια νέα ανάλυση για τη σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια. Σύμφωνα με τις νέες εκτιμήσεις, σχεδόν ακριβώς τα δύο τρία του σύμπαντος (το 66,2%) εκδηλώνεται με τη μορφή σκοτεινής ενέργειας, ενώ το υπόλοιπο ένα τρίτο (33,8%) αποτελεί έναν συνδυασμό σκοτεινής ύλης και ορατής ύλης.

Οι ερευνητές της ομάδας Pantheon+, με επικεφαλής τον Ντίλον Μπρουτ, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστροφυσικής «The Astrophysical Journal», βάσισαν τις νέες εκτιμήσεις τους στην ανάλυση άνω των 1.500 αστρικών εκρήξεων υπερκαινοφανών αστέρων (σουπερνόβα τύπου Ia). Αυτές οι φωτεινές εκρήξεις ξεπερνούν σε λάμψη ολόκληρους γαλαξίες και μπορούν να παρατηρηθούν σε χωροχρονικές αποστάσεις άνω των 10 δισ. ετών φωτός.

Η νέα μελέτη επιβεβαιώνει την αρχική ανακάλυψη του 1998 ότι το σύμπαν διευρύνεται με επιταχυνόμενο ρυθμό κατά τα τελευταία δισεκατομμύρια χρόνια. Η διαστολή του σύμπαντος αποδίδεται στην αόρατη και μυστηριώδη ενέργεια που ονομάστηκε «σκοτεινή» και η οποία είναι εγγενής στον ίδιο τον «ιστό» του σύμπαντος.

Ο ρυθμός επέκτασης του σύμπαντος – γνωστός και ως «σταθερά Χαμπλ» – υπολογίστηκε σε 73,4 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά μεγαπαρσέκ (με βαθμό αβεβαιότητας μόνο 1,3%). Με άλλα λόγια διατυπωμένο, για κάθε ένα μεγαπαρσέκ (δηλαδή μια απόσταση 3,26 εκατ. ετών φωτός) εκτιμάται ότι ο συμπαντικός χώρος διαστέλλεται με ταχύτητα άνω των 160.000 μιλίων την ώρα (ή περίπου 257.500 χιλιομέτρων την ώρα).

Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ – https://www.skai.gr/news/technology/sympan-rythmos-epektasis-skoteini-yli-kai-energeia-ti-mathame-apo-nees-ereynes https://www.eurekalert.org/news-releases/968211



Κατηγορίες:ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ, ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ, ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ, ΣΥΜΠΑΝ

Ετικέτες: ,

7 replies

  1. Θα μας τα πείτε κι αυτά κάπως απλά και συνοπτικά;
    https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac8e04

    • Tο 1916 δημοσιεύθηκε μια επαναστατική για την εποχή θεωρία που έδινε για πρώτη φορά στους φυσικούς τα κατάλληλα εργαλεία για να κατανοήσουν το σύμπαν. Ήταν η Γενική θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Υπήρχε μόνο ένα πρόβλημα. Οι φυσικοί απεφάνθησαν ότι σύμφωνα με την Γενική Σχετικότητα, το σύμπαν ήταν μη στατικό. Δεν θα μπορούσε να παραμένει αμετάβλητο. Είτε έπρεπε να διαστέλλεται ή να συστέλλεται.Ο Einstein που μισούσε την ιδέα ενός ασταθούς σύμπαντος, συνειδητοποίησε ότι ο μόνος τρόπος για να παραμένει το σύμπαν στατικό και αμετάβλητο, ήταν η ύπαρξη μιας μυστηριώδους δύναμης – ένα είδος αντιβαρύτητας – η οποία θα εξισορροπούσε την βαρύτητα – που από μόνη της θα οδηγούσε την ύλη του σύμπαντος στην συστολή του και την κατάρρευση. Μια επιπλέον δύναμη σήμαινε ότι έπρεπε να τροποποιηθούν οι εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας, παρότι οι εξισώσεις της φαίνονταν να είναι κομψές και τέλειες.Οποιαδήποτε αλλαγή τους θα αμαύρωνε την μαθηματική ομορφιά τους.Κι όμως ο Einstein τελικά τις άλλαξε. Αφού το σύμπαν δεν συμπεριφερόταν υπακούοντας στους νόμους της κομψής του Γενικής θεωρίας της Σχετικότητας (έτσι νόμιζε…), εισήγαγε την κοσμολογική σταθερά Λ – αυτό ήταν το όνομα για τη νέα δύναμη αντιβαρύτητας – που έλυνε το πρόβλημα της μη σταθερότητας του σύμπαντος.

      Όμως μια δεκαετία αργότερα, ο Edwin Hubble παρατήρησε ότι οι γαλαξίες απομακρύνονται μεταξύ τους – όπως οι σταφίδες στη ζύμη ενός σταφιδόψωμου που φουσκώνει. Το σύμπαν λοιπόν δεν ήταν στατικό – ούτε εμφάνιζε σημάδια συρρίκνωσης λόγω βαρύτητας, όπως φοβόταν ο Einstein – αλλά αντίθετα διαστελλόταν προς όλες τις κατευθύνσεις.Η ανακάλυψη αυτή οδήγησε στην θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, σύμφωνα με την οποία κάποτε πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, το σύμπαν ήταν πολύ μικροσκοπικό, με την συνολική μάζα του στριμωγμένη και συμπιεσμένη σε τεράστια πυκνότητα. Έκτοτε, το σύμπαν διαστέλλεται. Η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης ενισχύθηκε έναντι της θεωρίας της σταθερής κατάστασης με τους πρώτους υπολογισμούς της αρχέγονης πυρηνοσύνθεσηςτο 1948 των Alpher, Gamow και Bethe, και επικράτησε ολοκληρωτικά με την ανακάλυψη της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου το 1965 από τους Penzias και Wilson.Το 1931 ο Einstein πήγε στο όρος Wilson για να σφίξει το χέρι του Hubble και να τον ευχαριστήσει που έσωσε τη Γενική Σχετικότητα από την αντιαισθητική κοσμολογική σταθερά. Στη συνέχεια ο Einstein, αναφερόμενος στην κοσμολογική σταθερά του, δήλωσε ότι επρόκειτο για την «μεγαλύτερη γκάφα της ζωής του».Αλλά οι εξελίξεις στην κοσμολογία τις τελευταίες δεκαετίες (όπως και το Nobel φυσικής 2011) δείχνουν ότι τελικά η παραπάνω δήλωσή του ήταν η μεγαλύτερη γκάφα της ζωής του και όχι η κοσμολογική σταθερά Λ.

      Ανεξάρτητα από το κίνητρο του Αϊνστάιν για την εισαγωγή του Λ στις εξισώσεις, σήμερα θεωρείται ως ένα από τα πιο σημαντικά και αινιγματικά μεγέθη στην κοσμολογία. Μια θετική τιμή του Λ στις εξισώσεις μπορεί να εξηγήσει την παρατηρούμενη επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος, και θα μπορούσε να εκφράζει μια απωστική «δύναμη» – αποκαλείται σκοτεινή ενέργεια – η οποία υπερνικά την βαρυτική έλξη των γαλαξιών.

      Το Λ πολλές φορές περιγράφεται ως ρευστό με ενεργειακή πυκνότητα \rho_{\Lambda} \equiv \dfrac{\Lambda}{8 \pi G} και αρνητική πίεση p_{\Lambda} = -\rho_{\Lambda} c^{2}. Αυτό σημαίνει ότι καθώς το σύμπαν διαστέλλεται, παράγεται έργο πάνω στο ρευστό της κοσμολογικής σταθεράς, επιτρέποντας την ενεργειακή πυκνότητα του σύμπαντος να παραμένει σταθερή, παρότι ό όγκος του αυξάνεται. Όσον αφορά την φυσική ερμηνεία του Λ, μερικές φορές θεωρείται ως η ενεργειακή πυκνότητα του κενού χώρου. Η ενέργεια του κενού χώρου της κβαντικής θεωρίας θα μπορούσε να εκφραστεί με την κοσμολογική σταθερά Λ στις εξισώσεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας. Και η κοσμολογική σταθερά Λ με τη σειρά της, μπορεί να εξηγήσει την σκοτεινή ενέργεια, στην οποία αποδίδεται η παρατηρούμενη επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Όμως η τιμή της σταθεράς Λ φαίνεται να είναι πολύ μικρότερη σε σχέση με την τιμή που προβλέπουν οι θεωρίες.

      Κι αν η σκοτεινή ενέργεια δεν σχετίζεται στην πραγματικότητα με την κοσμολογική σταθερά ή με την ενέργεια κενού; Τι γίνεται αν η ενέργεια κενού του σύμπαντος με κάποιον τρόπο εξουδετερώνεται πλήρως και η κοσμολογική σταθερά είναι μηδέν; Σ’ αυτήν την περίπτωση, η σκοτεινή ενέργεια θα μπορούσε να οφείλεται σ’ αυτό που ονομάζεται πεμπτουσία (quintessence). Η πεμπτουσία θα ήταν κάποια μορφή ενέργειας σε όλο το χώρο με αρνητική πίεση. Σε αντίθεση με την κοσμολογική σταθερά, η πεμπτουσία μεταβάλλεται αργά με την πάροδο του χρόνου. Θα μπορούσαμε να υποθέσουμε ότι το «ρευστό» της πεμπτουσίας έχει καταστατική εξίσωση p_{Q} = w \rho_{Q} c^{2}, όπου w είναι μια σταθερά με αρνητική τιμή. H τιμή w=-1 αντιστοιχεί στην κοσμολογική σταθερά.

      Τώρα σύμφωνα με την δημοσίευση «The Pantheon+ Analysis: Cosmological Constraints» τέθηκαν νέα όρια στις κοσμολογικές παραμέτρους από την ανάλυση 1550 διαφορετικών σουπερνόβα τύπου Ia (SNe Ia) των οποίων η μετατόπιση προς το ερυθρό κυμαίνεται από z = 0,001 έως 2,26. Το μεγάλο δείγμα σουπερνόβα που αναλύει αυτή εργασία, τα οποία καλύπτουν ένα επίσης μεγάλο εύρος τιμών z αλλά και μείωση των συστηματικών σφαλμάτων σε σύγκριση με την αρχική ανάλυση Pantheon, έχουν ως αποτέλεσμα την βελτίωση των περιορισμών στις τιμές των κοσμολογικών σταθερών κατά έναν παράγοντα 2. Έτσι για ένα επίπεδο σύμπαν που περιγράφεται από το κοσμολογικό πρότυπο ΛCDM (περιλαμβάνει την κοσμολογική σταθερά Λ, καθώς επίσης και ψυχρή σκοτεινή ύλη-Cold Dark Matter), υπολογίστηκε η παράμετρος πυκνότητας ύλης: ΩM=0,334±0,018 χρησιμοποιώντας μόνο τα δεδομένα των σουπερνόβα SNe Ia. Για μοντέλο επίπεδου σύμπαντος ελάχιστης σκοτεινής ενέργειας (w0CDM) προσδιορίστηκε η τιμή της αρνητικής σταθεράς: w0=−0,90 ± 0,14 και η σταθερά του Hubble H0=73,5±1,1 km s−1Mpc−1 ή παίρνοντας υπόψιν επιπλέον ανεξάρτητα δεδομένα η τιμή w0 =-0,978. Και οι δυο τιμές w0 είναι συνεπείς με μια κοσμολογική σταθερά (w=-1). Αλλά και στο πλαίσιο άλλου μοντέλου επίπεδου σύμπαντος (w0waCDM) χρησιμοποιώντας τις πιο ακριβείς μετρήσεις για την εξέλιξη της σκοτεινής ενέργειας, υπολογίζεται η παραπλήσια τιμή της σταθεράς Hubble H0=73.3±1.1 km s−1Mpc−1. Τέλος, διαστώνεται ότι τα συστηματικά σφάλματα στην χρήση των δεδομένων SNe Ia αποτελούν λιγότερο από το ένα τρίτο του συνολικού σφάλματος της H0 και δεν μπορούν να εξηγήσουν την παρούσα «διαφορά του 9%» μεταξύ των δυο διαφορετικών τρόπων προσδιοριμού της σταθεράς Hubble.

  2. 73,4 km/s = 73,4 x 3600 km/3600 s = 264.240 km/h = 264.240/1,609 mi/h = 164.226 mi/h

  3. «διαστέλλεται με ταχύτητα άνω των 160.000 μιλίων την ώρα (ή περίπου 161.000 χιλιομέτρων την ώρα).»
    Μήπως περίπου 257.000 χιλιομέτρων την ώρα;

  4. Ναυτικό μίλι

    Σε ευρεία χρήση σε όλο τον κόσμο είναι το ναυτικό μίλι (nautical mile), το οποίο ισούται με 1.852,2 μέτρα (υπολογιζόμενο στο γεωγραφικό πλάτος των 45 μοιρών) – όπως ορίστηκε διεθνώς το 1954. Είναι δηλαδή κάτι λιγότερο από 2 χλμ.

    Μίλι ξηράς

    Το στατικό μίλι ή μίλι ξηράς (statute mile) χρησιμοποιείται από τις αγγλοσαξωνικές χώρες ως μονάδα μήκους – αντί του χιλιομέτρου – στην ξηρά. Είναι ίσο προς 1.609 μέτρα.

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση /  Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.

Αρέσει σε %d bloggers: