новости космоса
4528 20
02 декабря 2019 18:47:17

Во Вселенной могут быть трещины - но мы не можем видеть их с Земли

В пространстве-времени могут быть трещины, но телескопы человечества их не видят.

Трещины, если они существуют, являются старыми - остатки времени вскоре после Большого взрыва, когда вселенная только что перешла из более горячего в более прохладное, более знакомое состояние которое мы видим сегодня. Теория говорит, что это великое успокоение, которое физики называют «фазовым переходом», началось в некоторых местах раньше, чем в других. Пузыри из более прохладной вселенной формировались и распространялись, расцветая в пространстве, пока не встретили другие пузыри. В конце концов, все пространство изменилось, и старая вселенная исчезла.

Но это старое состояние с высокой энергией могло бы существовать на границах между пузырьками, трещинами в ткани пространства-времени, где эти охлаждающие области встречались и не идеально смешивались. Некоторые физики думали, что мы все еще могли бы видеть свидетельство тех трещин или дефектов - известных как "космические нити" - на космическом микроволновом фоне (КМФ), тепло, оставшееся от насильственного появления вселенной. Но, согласно новой статье, это свидетельство было бы слишком слабым для любого телескопа, чтобы когда-либо разобраться с шумом.

Космические струны - сложные объекты для воображения, говорит Оскар Эрнандес, физик из Университета Макгилла в Монреале и соавтор статьи. Но у них есть аналоги в нашем мире.

«Ходили ли вы по замерзшему озеру? Заметили ли вы трещины в замерзшем льду озера? Он все еще довольно твердый. Бояться нечего, но есть трещины», - сказал Эрнандес в прямом эфире.

Эти трещины образуются в процессе фазового перехода, аналогичного космическим струнам.

«Лед - это вода, которая прошла фазовый переход», - сказал он. «Молекулы воды могли свободно двигаться как жидкость, и затем внезапно где-то они начинают формироваться в кристалл.… Он начинает складываться в плитки, которые часто представляют собой шестиугольники. Теперь представьте себе плитки это идеальные шестиугольники, которые покрывают черепицей озеро. Если кто-то на другом конце озера снова начинает выкладывать мозаику, «вероятность того, что ваши плитки совпадут, практически равна нулю».

Несовершенные места встречи на замерзшей поверхности озера образуют длинные трещины. В ткани, где пересекаются пространство и время, они образуют космические нити - если основная физика верна.

Исследователи полагают, что в космосе существуют поля, определяющие поведение фундаментальных сил и частиц. Первые фазовые переходы во вселенной породили эти поля.

«Может быть поле, относящееся к некоторой частице, которая должна в некотором смысле «выбрать направление для замерзания и охлаждения». А поскольку вселенная действительно велика, она может выбирать разные направления в разных частях вселенной», - сказал он. «Теперь, если это поле подчиняется определенным условиям ... тогда, когда вселенная остынет, появятся линии разрыва, будут линии энергии, которые не могут остыть».

Сегодня эти точки встречи выглядят как бесконечно тонкие энергетические линии в пространстве.

По словам Эрнандеса, найти эти космические струны было бы большим делом, потому что они стали бы еще одним доказательством того, что физика больше и сложнее, чем позволяет нынешняя модель.

Прямо сейчас, наиболее продвинутая теория физики элементарных частиц, которую исследователи считают окончательно доказанной, известна как Стандартная Модель. Она включает в себя кварки и электроны, составляющие атомы, а также более экзотические частицы, такие как бозон Хиггса и нейтрино.

Однако большинство физиков считают Стандартную модель неполной. Как уже сообщалось в «Live Science», существует множество идей о том, как ее расширить, от суперсимметричных частиц (например, «stau slepton») до теории суперструн - идея о том, что все частицы и силы могут быть объяснены как колебания крошечных частиц - многомерные "струны". (Примечание: «Струны» теории суперструн - это не то же самое, что космические «струны». Существует так много доступных метафор, что иногда физики в разных областях используют одну.)

«Многие расширения Стандартной модели, которые людям действительно нравятся - например, множество теорий суперструн и другие - естественным образом приводят к космическим нитям после того, как происходит инфляция - после Большого взрыва», - сказал Эрнандес. «То, что у нас есть, - это объект, который предсказывают очень многие модели, поэтому, если они не существуют, то все эти модели исключаются. И если они существуют, люди счастливы».

С 2017 года наблюдается бурный интерес к попыткам обнаружить полосы в космическом микроволновом фоне, о чем Эрнандес и его соавтор написали в своей статье, опубликованной 18 ноября в базе данных arXiv и еще не рецензированной.

Эрнандес вместе с Разваном Чукой из Марианополис-колледжа в Уэстмаунте, Квебек, в прошлом утверждали, что сверточная нейронная сеть - мощный тип программного обеспечения для поиска шаблонов - будет лучшим инструментом для обнаружения свидетельств наличия трещин космическом микроволновом фоне.

Предполагая идеальную карту космического микроволнового фона без помех, они написали в отдельной статье 2017 года, что компьютер, на котором работает такая нейронная сеть, должен быть способен находить космические струны, даже если их энергетические уровни (или «напряжение») удивительно низки.

Но вернувшись к этому вопросу в этой новой статье 2019 года, они показали, что в действительности почти наверняка невозможно обеспечить достаточно чистые данные космического микроволнового фона для нейронной сети, чтобы обнаружить эти потенциальные трещины. Другие, более яркие микроволновые источники затеняют КМФ и их трудно полностью распутать. Даже самые лучшие микроволновые инструменты несовершенны, с ограниченным разрешением и случайными колебаниями в их точности при переходе от одного пикселя к другому. Они обнаружили, что все эти и многие другие факторы приводят к тому уровню потери информации, который ни один из существующих или запланированных методов регистрации и анализа космического микроволнового фона никогда не сможет преодолеть, пишут они. Этот метод охоты на космические струны - тупик.

Это не значит, что все потеряно, написали они.

Новый метод поиска космических струн основан на измерениях расширения Вселенной во всех направлениях через древние части Вселенной. Этот метод, называемый 21-сантиметровым отображением интенсивности, не основан на изучении движения отдельных галактик или на точных изображениях космического микроволнового фона, сказал Эрнандес. Вместо этого он основан на измерениях скорости, с которой атомы водорода удаляются от Земли, в среднем, во всех частях глубокого космоса.

Лучшие обсерватории для картирования на 21-сантиметровом отображении интенсивности (названный так потому, что водород излучает электромагнитную энергию с контрольной длиной волны 21 см) еще не работают. Но когда они появятся, написали авторы, есть надежда на более четкое доказательство космических струн в их данных. И тогда, сказал Эрнандес, охота может начаться заново.


(Добавил: RoboAstroNews)

комментарии
1
Bong49 · 02-12-2019

"Остатки времени" вот это тоже хорошо было :))
(реальные сложные инженерные решения ищут непонятные волны, струны, дырки черные, остатки времени...
шея крутит головой или голова шею уже неясно)

2
viktorchibis34 · 02-12-2019

И здесь 21 см. Как только они будут определять расстояние и скорости этих облаков 1Н, и пересчитывать длину волны (по всей вероятности по данным галактик, то бишь их звезд). Но тогда круг замкнулся, не дав ничего нового.

3
Leonid3137 · 02-12-2019

viktorchibis, ну это азы более чем столетней давности, рассчитанные теоретически и подтверждённые измерениями с высокой точностью!
Спектр атомарного водорода подчиняется формуле:
1/λ = 109677*(1/m^2 - 1/n^2) [см], где m=1,2,3..., n=2,3,4..., (m n -- квантовые уровни положений электрона, n>m)
При m=166, n=167, λ = 21,0421 см, и целая куча других линий по которым как раз можно идентифицировать, что это именно атом водорода.
Определили водород и Доплеровское смещение, затем скорость, затем расстояние.

4
3712 · 02-12-2019

Многа букаф, нихрина ни понел. Это реальные трещины или их последствия в виде микроволн? Если трещины реальны, значит в них можно залезть? Ну, как мышь. Планета там, комета или кошмонафт - подлетают и юрк туда.

5
viktorchibis34 · 03-12-2019

Leonid, ведь свет приходит со смещенной длиной волны по Дорлеру. И это смещение не дискретно, а непрерывно. Т.е. принятая длина волны может соответствовать любому из указанных Вами квантовых уровней, в зависимости от расстояния до источника и скорости его удаления. А, в общем случае, и вообще быть спектральной линией какого-то совершенно другого процесса. Ответить на данный вопрос можно только зная расстояние, скорость разлета и соответствующее ему значение доплеровского смещения. А Вы их хотите рассчитать.
Или я в где-то ошибаюсь в своих рассуждениях?

6
paragonn2246 · 03-12-2019

И это только начало большого пути... Современные инструменты не позволяют заглянуть слишком далеко, но полёт фантазии они остановить не могут.

7
Leonid3137 · 03-12-2019

viktorchibis, обозначил же: "..и целая куча других линий по которым как раз можно идентифицировать, что это именно атом водорода.." -- сравнивай, не хочу!
Вы видели на мониторе компьютера проигрыватель музыки, украшенным отображением звука в виде ряда столбиков, пляшущих в такте музыке? Это и есть "Частотная развёртка", каждый столбик отражает свою частоту (длину волны).
Точно так делается спектр принимаемого сигнала (см. "преобразование Фурье"). А спектр водорода известен. Рисуем оба спектра в логарифмическом масштабе по длине волны и двигаем спектр водорода по снятому в поисках совпадения. Можно глазками, можно на компьютере :-))

8
dilettant122 · 03-12-2019

Правильнее называть эти области пространства не трещинами, а швами, ибо там происходил не разрыв континуума, а спайка разрозненных "пузырей" в единое образование. И кстати, швы могут как зарубцеватся, так и рассосатся. В первом случае шанс обнаружить "трещину" гипотетически возможен, во втором случае, сколько не вглядывайся - ничего не увидишь.

9
andromeda8210 · 03-12-2019

Ясно, похоже на столкновение двух вселённых, а трещины- это результат...

10
viktorchibis34 · 03-12-2019

Leonid, так этот «лес» весь сразу прилетает? Я думал по очереди, отдельными линиями. Привык в своих изделиях все делать на рабочей частоте, ну на двух-трех резервных, а всё остальное отметать, как помехи. Тогда да, по «расческе» (только бы её выделить) можно определить доплеровское смещение, а это скорость разбегания. Так в самом деле можно определить спектр скоростей с разных сторон.
.
Поясните ещё, пожалуйста, механизм образования этого «леса». Это переходы электрона между разными уровнями в атоме 1Н?

11
elena140 · 03-12-2019

Когда вода только-только начинает подёргиваться льдом,то на нёём видны полосы.Некоторые из них похожи на ступеньку лесенки,то есть как бы одна плоскость наезжает на другую.То есть возможно,что в единой плоскости одна часть как бы вытягивается в сторону холода,приняв положение ступеньки.

12
nick_s58 · 03-12-2019

Да просто кротовые норы уже никого не впечатляют. Вот и появились "трещины"...
Что там на очереди? Пространственные лабиринты? Соты? Области пространства без самого пространства?
Пипл хавает))

13
Leonid3137 · 03-12-2019

viktorchibis, да, именно так "Это переходы электрона между разными уровнями в атоме 1Н" :--)

14
Pourquoi14 · 03-12-2019

Следующий этап: Использование интерферометра LIGO для обнаружения трещин в ткани пространства-времени гравитационными волнами, "гравитационно-волновая дефектоскопия"

15
viktorchibis34 · 03-12-2019

Отлично, значит, наметился ещё один вариант подтверждения S_модели образования Вселенной – поиск и доказательство анизотропии и наличия выраженной оси базовых параметров Вселенной. В данном случае скорости разбегания галактик.

16
Pourquoi14 · 03-12-2019

Leonid3, Извините за беспокойство, а можно отличить" покраснение" фотонов за счет расширения , (убегания) от например, снижения частоты излучения при убегания от мощных гравитационных полей, - тех же пресловутых черных дыр?

17
Leonid3137 · 03-12-2019

Pourquoi, нет, у фотона нет информации отчего он "покраснел", исключительно длина волны (синонимы Частота, Энергия) и направление :-(

18
Pourquoi14 · 03-12-2019

Leonid3 Я почему такой вопрос задаю? По сегодняшним взглядам в центре практически каждой галактики находятся черные дыры, и вообще, фотоны покидая скопления материи и проходя по пути к нам через многочисленные центры гравитации, просто по закону сохранения теряют свою энергию и увеличивают длину волны, причем замечу ( в пику Хабблу - уж извините) чем дальше галактики , тем длинее путь и т.д.Утрите пожалуйста нос незнайке, Вы наверное можете какие то оценки сделать.

19
Leonid3137 · 03-12-2019

Pourquoi, ну те, "проходящие" мимо, не теряют энергию, они при подлёте "синеют", а затем "краснеют", в сумме оставаясь без потерь, лишь чуть меняют направление.
А фотоны возникшие у источника гравитации, конечно "краснеют", но это покраснение уменьшается пропорционально расстоянию от центра масс до места "рождения".
Например для нашей СМЧД массой 4200000 солнечных с расстояния в 1 а.е. коэффициент Z = 0.04 всего-то, далее пропорционально уменьшаются. Излучение от далёких галактик формируется в основном звёздами, находящимися вдали от центральной СМЧД и влиянием гравитационного покраснения в сравнении с Доплеровским можно пренебречь.

20
Pourquoi14 · 03-12-2019

Leonid3 Спасибо за пояснения, правда ничего не мешает предположению о том, что дальние галактики тяжелее (обоснования не заставят себя ждать) и потому мы и наблюдаем такое красное смещение. А вообще хотелось бы заметить, что мы (человечество) в самом начале пути и знаем совсем мало. И не мудрено, ведь например с момента подтверждения существования напрмер молекул (Броуновское движение)прошло всего то менее 200 лет, так, что все еще впереди.

написать комментарий наверх
Для добавления комментария необходимо зарегистрироваться, а затем войти на сайт используя свой логин и пароль.

Если Вы уже зарегистрировались, но забыли пароль - воспользуйтесь нашим разделом восстановления пароля.

© 2002-2020. Все права защищены. AstroNews.ru | Перепечатка любых материалов сайта без разрешения редакции запрещена!