Vũ trụ không tĩnh. Điều này đã được xác nhận bởi các nghiên cứu của nhà thiên văn học Edwin Hubble vào năm 1929, tức là gần 90 năm trước. Ông đã đưa ra ý tưởng này nhờ những quan sát về chuyển động của các thiên hà. Một khám phá khác của các nhà vật lý thiên văn vào cuối thế kỷ 20 là tính toán sự giãn nở của Vũ trụ với gia tốc.
Tên của sự mở rộng của Vũ trụ là gì
Một số người ngạc nhiên khi nghe các nhà khoa học gọi là sự giãn nở của vũ trụ. Hầu hết tên này gắn liền với nền kinh tế và với những kỳ vọng tiêu cực.
Lạm phát là quá trình mở rộng của Vũ trụ ngay sau khi xuất hiện và với một gia tốc mạnh. Được dịch từ tiếng Anh, "lạm phát" - "bơm lên", "thổi phồng".
Những nghi ngờ mới về sự tồn tại của năng lượng tối như một nhân tố trong lý thuyết lạm phát của Vũ trụ được sử dụng bởi những người phản đối lý thuyết giãn nở.
Sau đó, các nhà khoa học đề xuất bản đồ các lỗ đen. Dữ liệu ban đầu khác với dữ liệu thu được ở giai đoạn sau:
- Sáu mươi nghìn lỗ đen với khoảng cách giữa các lỗ đen nhiều nhấtcách xa hơn mười một triệu năm ánh sáng - dữ liệu từ bốn năm trước.
- Một trăm tám mươi nghìn thiên hà lỗ đen cách chúng ta mười ba triệu năm ánh sáng. Dữ liệu do các nhà khoa học, bao gồm cả các nhà vật lý hạt nhân Nga, thu được vào đầu năm 2017.
Thông tin này, theo các nhà vật lý thiên văn, không mâu thuẫn với mô hình cổ điển của Vũ trụ.
Tốc độ mở rộng của Vũ trụ là một thách thức đối với các nhà vũ trụ học
Tốc độ mở rộng thực sự là một thách thức đối với các nhà vũ trụ học và thiên văn học. Đúng như vậy, các nhà vũ trụ học không còn tranh luận rằng tốc độ giãn nở của Vũ trụ không có một tham số bất biến, sự chênh lệch chuyển sang một mặt phẳng khác - khi sự giãn nở bắt đầu tăng tốc. Dữ liệu chuyển vùng phổ từ các siêu tân tinh Loại 1 ở rất xa chứng minh rằng sự giãn nở không phải là một quá trình khởi phát đột ngột.
Các nhà khoa học tin rằng vũ trụ co lại trong 5 tỷ năm đầu tiên.
Hậu quả đầu tiên của Vụ nổ lớn đầu tiên là kích thích sự mở rộng mạnh mẽ, và sau đó sự co lại bắt đầu. Nhưng năng lượng tối vẫn ảnh hưởng đến sự phát triển của vũ trụ. Và với khả năng tăng tốc.
Các nhà khoa học Mỹ đã bắt đầu tạo ra một bản đồ về kích thước của vũ trụ cho các thời đại khác nhau để tìm ra thời điểm gia tốc bắt đầu. Bằng cách quan sát các vụ nổ siêu tân tinh, cũng như hướng tập trung của vật chất tối trong các thiên hà cổ đại, các nhà vũ trụ học đã nhận thấy các đặc điểm gia tốc.
Tại sao Vũ trụ đang "tăng tốc"
Ban đầu, người ta cho rằng trong bản đồ được biên dịch về kích thước của Vũ trụ, các giá trị gia tốc không phải là tuyến tính, mà chuyển thành một hình sin. Nó được gọi là "làn sóng của vũ trụ".
Làn sóng của Vũ trụ nói rằng gia tốc không đi với tốc độ không đổi: nó chậm lại, rồi tăng tốc. Và vài lần. Các nhà khoa học tin rằng đã có bảy quá trình như vậy trong 13,81 tỷ năm sau vụ nổ Big Bang.
Tuy nhiên, các nhà vũ trụ học vẫn chưa thể trả lời câu hỏi về điều gì quyết định sự gia tốc-giảm tốc. Các giả thiết bùng lên ý tưởng rằng trường năng lượng mà từ đó năng lượng tối bắt nguồn là đối tượng của sóng Vũ trụ. Và, khi di chuyển từ vị trí này sang vị trí khác, Vũ trụ mở rộng gia tốc hoặc làm chậm lại.
Bất chấp sự thuyết phục của các lập luận, chúng vẫn chỉ là lý thuyết. Các nhà vật lý thiên văn hy vọng rằng thông tin từ kính thiên văn quay quanh quỹ đạo Planck sẽ xác nhận sự tồn tại của một làn sóng trong vũ trụ.
Khi năng lượng tối được tìm thấy
Lần đầu tiên họ bắt đầu nói về nó vào những năm chín mươi do các vụ nổ siêu tân tinh. Bản chất của năng lượng tối vẫn chưa được biết rõ. Mặc dù Albert Einstein đã chỉ ra hằng số vũ trụ trong thuyết tương đối của mình.
Năm 1916, một trăm năm trước, vũ trụ vẫn được coi là bất biến. Nhưng lực hấp dẫn đã can thiệp: các khối lượng vũ trụ luôn luôn va đập vào nhau nếu vũ trụ đứng yên. Einstein tuyên bố lực hấp dẫn là do lực đẩy vũ trụ.
Georges Lemaitre sẽ chứng minh điều đó thông qua vật lý. Chân không chứa năng lượng. Vì sự do dự của cô ấy dẫn đếnsự xuất hiện của các hạt và sự phá hủy hơn nữa của chúng, năng lượng thu được một lực đẩy.
Khi Hubble chứng minh sự giãn nở của vũ trụ, Einstein gọi hằng số vũ trụ là vô nghĩa.
Ảnh hưởng của năng lượng tối
Vũ trụ đang chuyển động với một tốc độ không đổi. Năm 1998, thế giới được cung cấp dữ liệu từ phân tích các vụ nổ siêu tân tinh loại 1. Nó đã được chứng minh rằng vũ trụ đang phát triển nhanh hơn.
Điều này xảy ra do một chất không xác định, nó được đặt biệt danh là "năng lượng tối". Nó chỉ ra rằng nó chiếm gần 70% không gian của Vũ trụ. Bản chất, đặc tính và bản chất của năng lượng tối vẫn chưa được nghiên cứu, nhưng các nhà khoa học đang cố gắng tìm hiểu xem liệu nó có tồn tại trong các thiên hà khác hay không.
Vào năm 2016, họ đã tính toán tỷ lệ mở rộng chính xác cho tương lai gần, nhưng một sự khác biệt đã xuất hiện: Vũ trụ đang mở rộng với tốc độ nhanh hơn các nhà vật lý thiên văn đã giả định trước đây. Giữa các nhà khoa học, tranh chấp đã nổ ra về sự tồn tại của năng lượng tối và ảnh hưởng của nó đối với tốc độ giãn nở các giới hạn của vũ trụ.
Sự giãn nở của Vũ trụ xảy ra mà không có năng lượng tối
Lý thuyết về sự độc lập của sự giãn nở của Vũ trụ khỏi năng lượng tối được các nhà khoa học đưa ra vào đầu năm 2017. Họ giải thích sự giãn nở là một sự thay đổi trong cấu trúc của Vũ trụ.
Các nhà khoa học từ Đại học Budapest và Hawaii đã đưa ra kết luận rằng sự khác biệt giữa các phép tính và tốc độ mở rộng thực có liên quan đến sự thay đổi các đặc tính của không gian. Không ai tính đến điều gì sẽ xảy ra với mô hình của Vũ trụ trong quá trình mở rộng.
Nghi ngờ sự tồn tại của năng lượng tối, các nhà khoa học giải thích:nồng độ lớn của vật chất trong Vũ trụ ảnh hưởng đến sự giãn nở của nó. Trong trường hợp này, phần còn lại của nội dung được phân phối đồng đều. Tuy nhiên, thực tế vẫn chưa được giải thích cho.
Để chứng minh tính đúng đắn của các giả định của họ, các nhà khoa học đã đề xuất một mô hình vũ trụ nhỏ. Họ trình bày nó dưới dạng một tập hợp các bong bóng và bắt đầu tính toán các thông số tăng trưởng của từng bong bóng theo tốc độ riêng của nó, tùy thuộc vào khối lượng của nó.
Mô phỏng vũ trụ này đã cho các nhà khoa học thấy rằng nó có thể thay đổi mà không liên quan đến năng lượng. Và nếu bạn "trộn lẫn" năng lượng tối, thì mô hình sẽ không thay đổi, các nhà khoa học nói.
Nói chung, cuộc tranh luận vẫn đang diễn ra. Những người ủng hộ năng lượng tối nói rằng nó ảnh hưởng đến sự mở rộng ranh giới của vũ trụ, những người phản đối lập trường, cho rằng nồng độ của vật chất là vấn đề quan trọng.
Tốc độ mở rộng của Vũ trụ hiện nay
Các nhà khoa học tin rằng Vũ trụ bắt đầu phát triển sau Vụ nổ lớn. Sau đó, gần mười bốn tỷ năm trước, hóa ra tốc độ giãn nở của Vũ trụ còn lớn hơn tốc độ ánh sáng. Và nó tiếp tục phát triển.
Lịch sử ngắn nhất về thời gian của Stephen Hawking và Leonard Mlodinov ghi nhận rằng tốc độ mở rộng ranh giới của vũ trụ không thể vượt quá 10% mỗi tỷ năm.
Để xác định tốc độ giãn nở của Vũ trụ, vào mùa hè năm 2016, người đoạt giải Nobel Adam Riess đã tính toán khoảng cách để các Cepheid phát xung trong các thiên hà gần nhau. Những dữ liệu này cho phép chúng tôi tính toán tốc độ. Hóa ra là các thiên hà ở khoảng cách ít nhất ba triệu năm ánh sáng có thể di chuyển ra xa với tốc độ gần 73 km / s.
Kết quả thật đáng kinh ngạc: các kính thiên văn quay quanh quỹ đạo, cùng một chiếc Planck, có tốc độ 69 km / s. Tại sao lại có sự khác biệt như vậy, các nhà khoa học không thể trả lời: họ không biết gì về nguồn gốc của vật chất tối, dựa trên lý thuyết về sự giãn nở của Vũ trụ.
Bức xạ tối
Một yếu tố khác trong "gia tốc" của Vũ trụ đã được các nhà thiên văn học phát hiện với sự trợ giúp của Hubble. Bức xạ tối được cho là đã xuất hiện vào thời kỳ đầu hình thành vũ trụ. Sau đó, có nhiều năng lượng hơn trong đó, không quan trọng.
Bức xạ tối đã "giúp" năng lượng tối mở rộng ranh giới của vũ trụ. Các nhà khoa học cho biết sự khác biệt trong việc xác định tốc độ gia tốc là do bản chất chưa được biết của bức xạ này.
Công việc tiếp theo của Hubble sẽ giúp các quan sát chính xác hơn.
Năng lượng bí ẩn có thể hủy diệt vũ trụ
Các nhà khoa học đã xem xét một kịch bản như vậy trong vài thập kỷ, dữ liệu từ đài quan sát không gian Planck nói rằng điều này không chỉ là suy đoán. Chúng được xuất bản vào năm 2013.
"Planck" đo "tiếng vang" của Vụ nổ lớn, xuất hiện ở tuổi của Vũ trụ khoảng 380 nghìn năm, nhiệt độ là 2700 độ. Và nhiệt độ đã thay đổi. "Planck" cũng xác định "thành phần" của Vũ trụ:
- gần 5% - sao, bụi vũ trụ, khí vũ trụ, thiên hà;
- gần 27% là khối lượng vật chất tối;
- khoảng 70% là năng lượng tối.
Nhà vật lý Robert Caldwell cho rằng năng lượng tối có một sức mạnh có thể phát triển. Và năng lượng này sẽ phân tách không-thời gian. Nhà khoa học này tin rằng thiên hà sẽ di chuyển ra xa trong vòng 20 đến năm mươi tỷ năm tới. Quá trình này sẽ xảy ra với sự mở rộng ngày càng tăng của các ranh giới của vũ trụ. Điều này sẽ xé tan Dải Ngân hà khỏi ngôi sao, và nó cũng sẽ tan rã.
Không gian đo được khoảng sáu mươi triệu năm. Mặt trời sẽ trở thành một ngôi sao lùn mờ dần, và các hành tinh sẽ tách khỏi nó. Khi đó trái đất sẽ nổ tung. Trong ba mươi phút tới, không gian sẽ xé toạc các nguyên tử. Cuối cùng sẽ là sự phá hủy cấu trúc của không-thời gian.
Nơi Dải Ngân Hà "bay đi"
Các nhà thiên văn ở Jerusalem tin chắc rằng Dải Ngân hà đã đạt đến tốc độ cực đại, cao hơn tốc độ giãn nở của Vũ trụ. Các nhà khoa học giải thích điều này bằng mong muốn của Dải Ngân hà đối với "Sức hút lớn", được coi là cụm thiên hà lớn nhất. Vì vậy, Dải Ngân hà rời khỏi sa mạc không gian.
Các nhà khoa học sử dụng các phương pháp khác nhau để đo tốc độ giãn nở của Vũ trụ, vì vậy không có kết quả duy nhất cho thông số này.
