Геометрию вселенной решили подмести
А древние подземные сооружения Помпеи – перезапустить
Когда что-то не сходится, либо без проку и толку лежит, - это неправильно.
Даже если не сходящиеся параметры и размеры – это параметры и размеры самой Вселенной.
Споры о космической геометрии подвигают на пересмотр не то чтобы всей космологии, но и, быть может, и на эволюцию Вселенной.
Об этом, в сущности, повествуют в своем сегодняшнем пересказе «Элементы».
Толчок к новому витку дали собранные космическим телескопом «Планк» данные – они, по мнению некоторых деятелей науки, подтверждают их излюбленный тезис «о несовместимости результатов наблюдений реликтового излучения и моделей крупномасштабной структуры Вселенной».
Вдобавок к тому - в Nature Astronomy вышла статья, авторы которой ратуют за пересмотр космологии, а все, что ныне делается по ликвидации обнаруженных нестыковок, объявили попросту «заметанием настоящих проблем», как сформулировано, «под ковер».
Они в корне не согласны с выводами авторов официального анализа данных «Планка», считающих, что «геометрия Вселенной плоская», и по сей причине – вообще не варьирующих кривизну пространства и фиксирующих ее на нуле.
«Космический телескоп «Планк» с 2009 по 2013 годы проводил наблюдения в миллиметровом диапазоне, исследуя реликтовое излучение (РИ). Анализ собранных данных продолжался еще несколько лет и летом 2018 года были опубликованы финальные результаты (хотя в течение этого срока несколько раз публиковались предварительные результаты, чтобы астрономам было, над чем поразмышлять). На сегодня это самые точные и масштабные измерения флуктуаций температуры реликтового излучения. Таковыми они будут оставаться еще долгое время. А значит, в ближайшие годы вся космология будет апеллировать именно к этому труду.
Напомним, что реликтовое излучение — это фотоны, испущенные горячей плазмой ранней Вселенной, когда она остыла достаточно для того, чтобы стать для них прозрачной. В тот момент (это случилось примерно через 380 000 лет после Большого взрыва) температура плазмы (и фотонов) была около 3000 К. За прошедшее время из-за космологического красного смещения реликтовые фотоны «остыли» почти в 1000 раз, и мы наблюдаем РИ в миллиметровом диапазоне длин волн. Оно имеет спектр абсолютно черного тела с температурой примерно 2,7 К по всем направлениям с максимальными отклонениями порядка десятой доли милликельвина,- разъясняется в пересказе про данные Планка.дополнительные материалыСкорпионы силура дышали, а растения не хотят света
При этом также подчеркивается, что «в космологии есть понятие критической плотности энергии, от значения которой зависит геометрия Вселенной в модели ΛCDM».
«Если Вселенная имеет плотность, равную критической, то ее геометрия плоская. Если плотность больше или меньше критической, то геометрия оказывается, соответственно, закрытой или открытой. Кривизна пространства в космологии определяется через безразмерный параметр плотности кривизны K, показывающий разницу между полной плотностью энергии Вселенной и ее критическим значением. Ниже, для простоты, будем называть его просто кривизной. В случае плоской геометрии кривизна по определению равна нулю. Если геометрия пространства закрытая или открытая, то K, соответственно, имеет отрицательную или положительную величину.
Самым далеким наблюдаемым объектом является реликтовое излучение. Поэтому его изучение дает самое точное измерение кривизны пространства. Искривленное пространство будет сдвигать положения пиков акустических осцилляций: если геометрия пространства закрытая, то они сдвинутся влево, а если открытая, то вправо.
Проблема в том, что относительное содержание барионной и темной материи влияет на то же самое,- отмечается в пересказе.дополнительные материалыПрояснению и двух типов личинок потребно время
Как поясняется, «в официальном анализе данных «Планка» имеется противоречие между низкими и высокими значениями мультиполя».
«При анализе спектра мощности на разных угловых масштабах значения параметра Хаббла, определяющего скорость расширения Вселенной, а также другие космологические величины, оказываются немного разными. Так, если взять спектр мощности на ℓ < 800, то параметр Хаббла окажется равным примерно 68 километрам в секунду на мегапарсек. А если рассмотреть тот же спектр на интервале 800 < ℓ < 2500, то получится уже всего 66 км/c на мегапарсек. Это известная проблема. Авторы официального анализа пишут, что она «может быть новой физикой, а может быть неучтенной систематикой»,- поясняют «Элементы».
Поборники же пересмотра современной космологии, то есть авторы статьи в Nature Astronomy, «предлагают «освободить» параметр кривизны, то есть не фиксировать его на нуле».
Эти деятели науки считают, что «данные Планка с высокой значимостью показывают закрытую геометрию пространства с K = −0,04». По их анализу, коли «геометрия была плоская», то «значение этой величины, выведенное из данных «Планка», лежало бы в районе ±0,02», в этом случае «измеряемое отклонение в −0,04 маловероятно».
Если некогда был в ходу тезис о том, что Земля – плоская, который оспаривали оппоненты, то сейчас идет большой спор о том, является ли плоской геометрия Вселенной, и от его разрешения, по-видимому, чрезвычайно многое зависит.
«Есть обсуждения того, как гипотеза закрытой Вселенной влияет на теорию инфляции — экспоненциального расширения пространства в первые доли секунды после Большого взрыва. Одна из причин, по которым был придуман механизм космологической инфляции, — это как раз наблюдаемая плоскостность пространства. Дело в том, что K растет со временем. И если сегодня мы наблюдаем плоскую Вселенную, то значит, в первые моменты после начала расширения Вселенной она была еще более плоской — с абсурдной точностью порядка 10−62. Вообразим теперь двумерную Вселенную с неважно какой геометрией (закрытой или открытой). Возьмем очень маленький кусочек и раздуем до размеров намного больше всей наблюдаемой Вселенной — именно это и происходило при инфляции. Ясно, что какая бы кривизна ни была у пространства вначале, в конце концов она окажется практически нулевой. Но если теперь заявить, что Вселенная все-таки имеет закрытую геометрию, то это ставит под удар теорию инфляции. Авторов обсуждаемой статьи это мало волнует: они хотят пересмотреть всю стандартную космологию, и инфляционная надстройка, очевидно, тоже должна пойти в расход.
В качестве послесловия нужно добавить: нельзя на 100% исключать, что наблюдаемая кривизна пространства является статистической или неучтенной систематической погрешностью. Однако, вариант с неучтенной систематикой маловероятен, ведь другие результаты тоже указывают на K < 0: например, ранние результаты того же Планка и его предшественника, WMAP. Верен ли вариант со статистическим отклонением — маловероятный, но все-таки возможный, — рассудят будущие эксперименты по измерению реликтового излучения. Среди них стоит упомянуть японский спутник LiteBIRD, который планируется запустить в 2020-х годах, и глобальную наземную обсерваторию CMB-S4, которая объединит несколько уже существующих и строящихся инструментов на Южном полюсе и в пустыне Атакама. Оба эксперимента своей главной целью ставят наблюдение начальных B-мод поляризации реликтового излучения — тех самых, о наблюдении которых в 2014 году ошибочно заявил эксперимент BICEP2,- резюмируют «Элементы».дополнительные материалыВникли в одновременность звезд и Homo неандертальцев
То есть – покуда спор далеко не завершен, и ситуация остается, мягко говоря, не проясненной.
Кардинально значимые вопросы не решаются за секунду.
Впрочем, и куда как менее глобальные вопросы требуют проработки.
В частности, у деятелей науки имеется идея перезапустить древние подземелья Помпей.
Причем - первый этап исследований, как повествует в своем пересказе «Наука и жизнь», уже завершен, в ходе него «спелеологи установили, что туннели и каналы» древних подземелий Помпей «разветвляются от двух цистерн, которые находятся под Форумом», и «проходят под Морской улицей и заканчиваются около Императорской виллы», данная «система должна была отводить дождевую воду из центра города в сторону моря».
«Кроме того, исследователям удалось предварительно определить несколько этапов в истории помпейских туннелей: первый, когда они появилась в эпоху эллинизма в конце III–II веках до н. э., затем систему перестраивали в республиканский период (I в. до н. э.), и следующие перестройки произошли во время императорского Рима (конец I в. до н. э. – 79 г. н. э.). А в 79 году, как мы знаем, Помпеи погибли под пеплом Везувия.
Далее исследователям предстоит следующий этап проекта с реставрацией системы туннелей – не только чтобы её сохранить, но и чтобы возобновить её работу: ожидается, что работа туннелей хорошо скажется и на зданиях, которые находятся на поверхности,- рассказывается об эволюции подземелий Помпей в пересказе.
Своей геометрии тут также хватает.