Οι έξι αριθμοί που ορίζουν ολόκληρο το σύμπαν

Κάνουμε παρατηρήσεις σε σχεδόν όλα τα συστήματα μήκους κύματος προσβάσιμα στη μέτρηση και με τους τελευταίους ανιχνευτές σωματιδίων.

Οι παρατηρήσεις προέρχονται από την περιοχή και από τα πιο απομακρυσμένα μέρη του διαστήματος.

Όλα αυτά τα στοιχεία και η θεωρία μπορούν να συγκεντρωθούν σε ένα εκπληκτικά απλό αρθρωτό μοντέλο κοσμολογίας, το οποίο διαθέτει Έξι παράμετροι.

Αυτοί είναι οι αριθμοί που καθορίζουν ολόκληρο το σύμπαν.

Περιεχόμενο αρχείου ΕΝεβέρο

ο Οι τρεις πρώτες παράμετροι Μας λένε για αυτό Περιεχόμενο Σύμπαν.

Τα περιγράφουμε ως κλάσματα του συνολικού προϋπολογισμού υλικών και ενέργειας, όπως τα συστατικά του γραφήματος πίτας.

Η πρώτη παράμετρος περιγράφει πόσο Μια συνηθισμένη ουσία είναι τα άτομα Στο σύμπαν, και λέει ότι αντιπροσωπεύουν μόνο 5% Σύμπαν.

Περιγράφει τη δεύτερη παράμετρο Σκοτεινή ύλη, Το είδος ενός νέου θεμελιώδους σωματιδίου που ακόμα δεν καταλαβαίνουμε, και αντιπροσωπεύουν το 25% του σύμπαντος.

Παραδόξως, η ποσότητα της σκοτεινής ύλης, την οποία μπορούμε να συμπεράνουμε από τις μετρήσεις των λεπτών διακυμάνσεων της θερμοκρασίας στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου, είναι συνεπής με την τιμή που εξάγεται από τις παρατηρήσεις των κινήσεων των άστρων και των γαλαξιών.

Ωστόσο, η τιμή που λαμβάνουμε από τις μετρήσεις CMB είναι πιο ακριβής.

Οι μετρήσεις μας μας λένε επίσης κάτι άλλο.

Επειδή το CMB έρχεται σε εμάς από την εποχή του διαχωρισμού, όταν το πρώιμο σύμπαν κρυώθηκε αρκετά για να απελευθερώσει τα φωτόνια από το ζεστό πλάσμα που τα έδεσε μαζί για αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, αναγκάζοντας το σύμπαν να γίνει διαφανές, μπορούμε να το δούμε Η σκοτεινή ύλη είναι ξεκάθαρα ΕΠρώιμο σύμπαν.

Επιπλέον, μπορούμε να δούμε ότι τα άτομα, τα πράγματα που κάναμε, αντιπροσωπεύουν μόνο το ένα έκτο της συνολικής μάζας του σύμπαντος.

Η τρίτη παράμετρος είναι Η κοσμολογική σταθερά, Η μυστηριώδης σκοτεινή ενέργεια που κρύβεται κάτω από την επιταχυνόμενη επέκταση του σύμπαντος.

Αυτό αντιπροσωπεύει το 70% του συνολικού προϋπολογισμού ύλης και ενέργειας στο σύμπαν. Επίσης, δεν ξέρουμε τι είναι αυτή η σκοτεινή ενέργεια, αλλά ξέρουμε ότι υπάρχει, επειδή έχουμε μετρήσει άμεσα την ύπαρξή της μέσω της κοσμικής επιτάχυνσης.

Η τέταρτη παράμετρος είναι Οπτικό βάθοςΉ πόσο αδιαφανές ήταν το σύμπαν σε σχέση με τα φωτόνια που διέρχονταν από αυτό.

Αυτή είναι η πιο αστρονομική από όλες τις παραμέτρους του Standard Model of Cosmology.

Με αυτό, εννοούμε ότι συλλαμβάνει τη λιγοστή γνώση μας για την περίπλοκη διαδικασία σχηματισμού και την επακόλουθη έκρηξη των πρώτων αστεριών και τον σχηματισμό των πρώτων γαλαξιών στο σύμπαν.

Το έντονο φως από αυτά τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες έσπασε το υδρογόνο που επικρατούσε στο σύμπαν στα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια που το σχημάτισαν, αναγκάζοντας το σύμπαν να ιονιστεί ξανά.

Στη διαδικασία, περίπου το 5-8% των φωτονίων της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου, τα φωτόνια που απελευθερώθηκαν τη στιγμή της αποσύνδεσης, διασκορπίστηκαν ξανά.

Για να χρησιμοποιήσετε την αναλογία, έχοντας υπόψη ότι το σύμπαν ήταν προηγουμένως διαφανές, είναι σαν να έχει εισέλθει μια μικρή ομίχλη.

Όχι πολύ, μπορείτε ακόμα να δείτε μια μακρινή ακτογραμμή, αλλά η ορατότητα είναι μειωμένη. Είναι ενδιαφέρον, για να προσδιοριστεί το οπτικό βάθος του σύμπαντος, ελήφθη ένα CMB.

Η πόλωση, μαζί με την ένταση και το μήκος κύματος, είναι μία από τις τρεις ιδιότητες ενός φωτός κύματος.

Η πόλωση καθορίζει την κατεύθυνση στην οποία ταλαντεύεται το κύμα φωτός.

Για παράδειγμα, το φως που ανακλάται στην κουκούλα πολώνεται οριζόντια. Δηλαδή, το φως κύμα ταλαντεύεται οριζόντια από πλευρά σε πλευρά.

Τα πολωμένα γυαλιά ηλίου εμποδίζουν αυτήν την τάση από ταλαντεύσεις και τη σχετική αντανάκλαση.

Ομοίως, τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται από τη διαδικασία ιονικοποίησης διασκορπίζονται και πολώνονται από τα CMB φωτόνια.

Εάν μπορείτε να δείτε το CMB με ή χωρίς πολωμένα “γυαλιά ηλίου”, θα δείτε ότι φαίνονται λίγο διαφορετικά.

Περιγράψτε τις δύο τελευταίες παραμέτρους Μικρές διακυμάνσεις προέλευσης Αυτό οδήγησε σε όλες τις δομές που παρατηρούμε σήμερα στο σύμπαν.

Εάν είχαμε ένα πλήρες μοντέλο του σύμπαντος, ένα μοντέλο που ξεκίνησε με μικρές κβαντικές διακυμάνσεις και πρόβλεψε επιτυχώς τις διακυμάνσεις της ύλης σε σφαίρες διαμέτρου 25 εκατομμυρίων ετών φωτός, τότε θα μπορούσαμε να απαλλαγούμε από ένα από αυτά τα δύο κριτήρια.

Δυστυχώς, παρόλο που έχουμε ένα πολύ επιτυχημένο προσχέδιο για να καταλάβουμε πώς εξελίχθηκε το σύμπαν, δεν γνωρίζουμε ακόμη όλες τις συνδέσεις, γι ‘αυτό τις χρειαζόμαστε ως παράμετρο.

το όνομά του Φάσμα Αρχέγονης Δύναμης Περιγράφει τις διακυμάνσεις στην πυκνότητα του σύμπαντος στον τρισδιάστατο χώρο.

Στην αρχή του σύμπαντος, αυτές οι διακυμάνσεις ήταν μικρές, αλλά καθώς το σύμπαν επεκτάθηκε, αυτές οι διαφορές στην πυκνότητα έγιναν μεγάλες σε όλο το σύμπαν.

Όπου υπήρχαν ελαφρώς πυκνότερες περιοχές στο πρωτόγονο σύμπαν, η ύλη συνέχισε να συσσωρεύεται και τώρα μπορούμε να δούμε γαλαξίες ή συστάδες γαλαξιών. Σε άλλες περιπτώσεις, όπου η πυκνότητα είναι χαμηλότερη, δεν βλέπουμε σχεδόν τίποτα.

Η υπόλοιπη παράμετρος καλείται Φασματικός αριθμητικός δείκτης Είναι το πιο δύσκολο να κατανοηθεί, αλλά είναι επίσης το καλύτερο παράθυρο για τη γέννηση του σύμπαντος.

Μας λέει πώς οι πρωτόγονες διακυμάνσεις, οι μικρές αλλαγές στην ενέργεια που υπήρχαν στο πρώιμο σύμπαν, εξαρτώνται από τη γωνιακή κλίμακα.

Για να το καταλάβουμε καλύτερα, ας χρησιμοποιήσουμε μια μουσική αναλογία.

Αυτή η τελευταία κοσμική παράμετρος μας επιτρέπει να διακρίνουμε μεταξύ «λευκού θορύβου» και, για παράδειγμα, «ροζ θορύβου», όπου οι χαμηλοί τόνοι (παρόμοιοι με τις μεγάλες γωνιακές κλίμακες) έχουν κάπως υψηλότερο μέγεθος από τους υψηλούς τόνους (ανάλογες με τις μικρές γωνιακές κλίμακες).

Χρησιμοποιώντας το CMB, διαπιστώσαμε ότι οι αρχικές διακυμάνσεις ήταν ελαφρώς μεγαλύτερες στο πλάτος στις μεγάλες γωνιακές κλίμακες από ό, τι στις μικρότερες κλίμακες.

Με άλλα λόγια, το Primal Cosmic Noise είναι ελαφρώς ροζ.

Με αυτά τα έξι κριτήρια, Μπορούμε να υπολογίσουμε ιδιότητες όχι μόνο από ο CMB, αλλά και ό, τι κοσμικό μέτρο θέλουμε να κάνουμε.

Μπορούμε, για παράδειγμα, να υπολογίσουμε την ηλικία του σύμπαντος: 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια (θα υπήρχε περίπου 40 εκατομμύρια χρόνια διαφορά).

Η πιο περιοριστική παρατήρηση είναι αυτή της διακύμανσης CMB: λεπτές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας.

Ωστόσο, το πρότυπο μοντέλο για την κοσμολογία αντιστοιχεί σε όλες τις μετρήσεις, από όλους τους τομείς της φυσικής και της αστρονομίας.

Εν ολίγοις, ανεξάρτητα από τον τρόπο που βλέπουμε το σύμπαν – με τους ανιχνευτές των γαλαξιών, μέσω των εκρηκτικών αστεριών, μέσω της αφθονίας των φωτεινών στοιχείων, πέρα ​​από τις ταχύτητες των γαλαξιών ή μέσω του CMB – χρειαζόμαστε μόνο τις έξι παραμέτρους που περιγράφονται παραπάνω και τις γνωστές φυσικές διαδικασίες, για να περιγράψουμε το σύμπαν που παρατηρούμε. .

Τι σημαίνει να είσαι σε θέση να περιγράψεις κάτι τόσο απλό και ποσοτικό; Αυτό σημαίνει ότι καταλαβαίνουμε πώς τα μέρη του σύμπαντος ταιριάζουν για να σχηματίσουν το σύνολο.

Κατανοούμε κάποιους βαθιές συνδέσεις στη φύση.

Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να αποδειχτούμε λάθος, όχι με διαφορετικά επιχειρήματα, αλλά με Καλύτερο ποσοτικό μοντέλο Περιγράφει περισσότερες πτυχές της φύσης.

Υπάρχουν λίγα συστήματα που έχουν μελετήσει οι επιστήμονες που μπορούν να περιγραφούν τόσο απλά, πλήρως και με τέτοια ακρίβεια.

Είμαστε τυχεροί που το ορατό σύμπαν είναι ένα από αυτά.

Να θυμάστε ότι Μπορείτε να λαμβάνετε ειδοποιήσεις push από το BBC Mondo. Κατεβάστε τη νέα έκδοση της εφαρμογής μας και ενεργοποιήστε την ώστε να μην χάσετε το καλύτερο περιεχόμενό μας.