♠️ 🔔 🚖 Dark Universe. Bagian 2 🍀 👍🏻 🏂

Dan lagi, hari baik! Artikel ini adalah kelanjutan dari artikel yang sebelumnya diterbitkan tentang Alam Semesta "gelap" kita. Pada bagian ini, kami akan terus mempertimbangkan berbagai fitur menarik dalam kosmologi, yang banyak ilmuwan perjuangkan untuk jelaskan.

Secara umum, saya mencoba membuat bagian-bagiannya tidak saling tergantung satu sama lain, jadi jika Anda tidak membaca bagian pertama, maka beberapa masalah pemahaman tidak akan muncul.

Massa negatif

Setelah publikasi bagian pertama, banyak pertanyaan muncul tentang karakteristik "cairan gelap" sebagai massa negatif . Oleh karena itu, saya memutuskan untuk membahas topik ini lebih terinci.

A. Einstein berbicara untuk pertama kalinya tentang massa negatif. Pada tahun 1918, mengomentari pengenalan konstanta kosmologis dalam GR, ia berkata:

diperlukan modifikasi teori sehingga "ruang kosong" mengambil peran massa negatif yang didistribusikan ke seluruh ruang antarbintang

Saat ini, sains tidak mengetahui partikel yang akan memiliki massa negatif. Tetapi dari studi teoritis yang dilakukan oleh para ilmuwan, sangat mungkin untuk mempelajari beberapa sifat yang diharapkan dari partikel tersebut. Misalnya, bahwa benda bermassa negatif akan memiliki inersia negatif. Artinya, tubuh di bawah aksi kekuatan eksternal akan mempercepat berlawanan dengan aksi kekuatan. Interaksi gravitasi partikel dengan massa yang berlawanan secara keseluruhan adalah sebagai berikut:

Massa positif menarik massa positif lainnya dan massa negatif.
Massa negatif mengusir massa negatif dan massa positif lainnya.

Dengan massa positif, pada prinsipnya, semuanya jelas - mereka akan tertarik. Dua massa negatif akan menolak. Tetapi untuk massa dengan tanda berbeda, ada paradoks yang menarik: di satu sisi, massa positif diusir dari massa negatif, dan di sisi lain, massa negatif tertarik ke positif. Oleh karena itu, dua objek dengan massa yang sama dan berlawanan akan menyebabkan percepatan sistem yang konstan ke objek dengan massa positif - efek dari apa yang disebut "gerak lari".

Sepasang benda seperti itu akan berakselerasi tanpa batasan (kecuali relativistik), meskipun massa total, momentum, dan energi sistem akan tetap sama dengan nol. Perilaku seperti itu sama sekali tidak sesuai dengan gagasan kita tentang "alam semesta biasa", dan dengan interaksi massa positif yang diketahui, tetapi para ilmuwan telah menunjukkan bahwa dalam dirinya sendiri ia sepenuhnya konsisten dan konsisten secara matematis.

Selain skeptisisme akibat ketidaknormalan yang luar biasa dari efeknya, fakta yang lebih signifikan adalah bahwa jika kita menganggap Semesta kita sebagai manifold Riemann dengan satu metrik, maka efek seperti itu menjadi tidak mungkin di dalamnya. Tetapi ahli matematika sepenuhnya mengakui bahwa mungkin ada lebih dari satu metrik, dan pada saat ini, teori bimetrik Semesta telah diusulkan, di mana metrik tambahan diperkenalkan, dan di mana partikel dengan massa tanda yang berbeda saling tolak. Ini menyelesaikan paradoks pelarian, dan membuat keberadaan massa negatif sepenuhnya legal.

Kesimpulannya, dari sudut pandang sains modern, keberadaan massa negatif tampaknya secara teoritis mungkin, tetapi saat ini tidak ada bukti eksperimental keberadaannya. Penelitian ke arah ini sedang berlangsung - pada 2017 adalahSebuah posting tentang Habré dengan berita bahwa para ilmuwan diduga menciptakan suatu zat dengan sifat-sifat massa negatif, tetapi kemudian berita ini dibantah.

Dipol menjijikkan

Namun kembali ke vektor naratif umum, di bagian akhir artikel kami menetapkan konsep seperti repulsor dipol .

Pada tahun 1970-an, ketika mempelajari radiasi peninggalan, diperoleh data yang menunjukkan bahwa galaksi kita dan tetangganya, yang membentuk apa yang disebut "superkluster lokal galaksi" (juga dikenal sebagai superkluster Virgo), bergerak dengan kecepatan sekitar 600 km / s arah rasi bintang Hydra. Para ilmuwan telah berhipotesis bahwa ada akumulasi besar materi yang terletak pada jarak sekitar 60 Mpc, dan bertanggung jawab atas efek gravitasi ini. Akumulasi materi yang hipotetis ini disebut Penarik Hebat .

Pada saat yang sama, sebuah studi langsung dari daerah di mana Penarik Hebat seharusnya ditemukan menjadi rumit oleh fakta bahwa ia terletak di apa yang disebut "zona penghindaran" - ditutup dari pengamatan oleh pesawat Bima Sakti dengan sejumlah besar bintang dan debu antarbintang - dan karenanya tidak dapat diakses oleh pengamatan langsung. Namun, selama pengamatan radio terhadap sumber sinar-X, akumulasi materi terlihat jelas.

Hanya pada akhir 1990-an, para ilmuwan mampu mendeteksi sekitar 600 galaksi di arah ini. Menurut penelitian, pusat Penarik Hebat berada di rasi bintang Gon. Ini memiliki massa urutan 10 ¹⁵ Mʘ, atau sekitar 10.000 massa Galaksi kita.

Di daerah yang berdekatan dengan penarik, gerakan besar-besaran galaksi dalam arahnya terdeteksi. Meskipun, dibandingkan dengan struktur alam semesta berskala besar, ini semua adalah fenomena lokal, lokal, dan keberadaannya tidak bertentangan dengan validitas prinsip kosmologis pada skala besar.

Pada saat itu, para ilmuwan memutuskan bahwa masalahnya telah terpecahkan, tetapi pada tahun 2005, ketika menghitung massa, ditemukan bahwa Penarik Hebat hanya memiliki 1/10 massa yang semula diasumsikan, yang tidak cukup untuk menjelaskan gaya gravitasi yang begitu kuat yang bekerja pada superkluster kita.

Kemudian, para ilmuwan menemukan bahwa superkluster kita juga tertarik oleh superkluster Perseus-Pisces , dan jauh lebih masif, dibandingkan dengan superkluster Shapley yang sudah disuarakan.. Tetapi dampak gravitasi total mereka tidak cukup untuk sepenuhnya menjelaskan pergerakan Bimasakti.

Dan pada tahun 2017, para ilmuwan mengajukan hipotesis tentang apa yang disebut “dipole repulsor”. Lokasinya diasumsikan dalam kekosongan tetangga (area dengan bintang yang relatif kecil dan kepadatan galaksi), yang secara harfiah mendorong supercluster kami ke supercluster Shapley.

Berdasarkan hanya sebuah penemuan baru-baru ini, tidak ada informasi yang dapat dipercaya tentang sifat repulsor dipol, serta bukti eksperimental keberadaannya, misalnya, melalui efek pada masing-masing galaksi terdekat. Meskipun, seperti yang telah saya sebutkan di bagian akhir artikel, baik energi gelap maupun cairan gelap memiliki efek menjijikkan, mungkin di suatu tempat terdapat kunci untuk fenomena ini.

Aliran gelap

Selain pergerakan superkluster kita ke daerah Penarik Hebat, bukti arus global Universe lokal yang jauh lebih banyak dicatat. Itu ditemukan ketika menganalisis sifat perpindahan urutan 1400 cluster. Namun, ini hanya bagian dari sungai, yang membentang lebih dari 3 miliar tahun cahaya. Saat ini telah menerima nama " aliran gelap ".

Keberadaan gerakan global semacam itu tidak konsisten dengan prinsip kosmologis, yang menurutnya pergerakan kelompok galaksi dalam skala besar harus acak dan kacau.

Saat ini, para ilmuwan tidak dapat melihat lebih dari 380.000 tahun setelah Big Bang, ketika Semesta menjadi transparan. Ini sesuai dengan jarak sekitar 46 miliar tahun cahaya. Namun, penelitian telah menunjukkan bahwa kekuatan yang menyebabkan gerakan ke arah ini berada di luar kisaran ini, dan mungkin di luar alam semesta kita.

Menurut para ilmuwan, kemungkinan penyebab aliran gelap adalah efek dari massa, yang saat ini berada di luar bagian yang terlihat dari Semesta. Namun, penjelasan ini tersandung pada prinsip kosmologis yang telah disebutkan, yang menurutnya Semesta juga harus homogen dan isotropik dalam skala besar. Dan teori Big Bang tidak memungkinkan pembentukan massa sebesar itu dalam waktu yang singkat.

Selain itu, ada penjelasan yang lebih eksotis, misalnya, bahwa aliran diprakarsai oleh kehadiran alam semesta paralel, yang dengannya pada saat Dentuman Besar kita terhubung pada tingkat kuantum. Namun sejauh ini, penjelasan ini dan bahkan keberadaan "aliran gelap" belum menerima pengakuan dengan suara bulat, dan mereka, pada saat ini, lebih menjadi subjek diskusi ilmiah.

Tembok besar

Seperti yang telah disebutkan, menurut prinsip kosmologis , pada skala pengamatan yang sangat besar, Semesta harus homogen dan isotropik, yaitu, perbedaan massa dan struktur materi antara berbagai wilayah Semesta harus sangat kecil. Bukti utama untuk ini adalah pengamatan radiasi relik, yang umumnya seragam dan fluktuasi statistik di dalamnya minimal.

Menurut konsep modern, skala di mana keseragaman seharusnya terwujud adalah 250-300 juta tahun cahaya. Dan seharusnya tidak ada struktur heterogen dengan ukuran lebih besar. Hipotesis ini dikenal sebagai " akhir dari kebesaran ."

Pada awal abad ke-20, diketahui bahwa bintang dikelompokkan menjadi gugus bintang, yang, pada gilirannya, membentuk galaksi. Gugusan galaksi dan superkluster galaksi kemudian ditemukan. Namun, ukuran superclusters sangat berbeda.

Pada tahun 2003, para ilmuwan menemukan Tembok Besar Sloan , yang memiliki ukuran 1,37 miliar tahun cahaya, yang 4,5 kali lipat skala keseragaman Semesta yang diprediksi. Selanjutnya, sekelompok besar quasar dengan ukuran 4 miliar tahun cahaya ditemukan , yang 13,5 kali lebih besar. Dan pada 2013, tembok Hercules-Northern Crown ditemukan - struktur heterogen berukuran lebih dari 30 kali ukuran skala yang diprediksi. Keberadaan struktur skala besar seperti itu menimbulkan keraguan pada prinsip kosmologis itu sendiri.

Tembok Hercules-Northern Crown terletak pada jarak sekitar 10 miliar tahun cahaya dari kita. Yang berarti bahwa kita mengamatinya seperti 10 miliar tahun yang lalu, atau hanya 3,79 miliar tahun setelah Big Bang. Seperti yang telah disebutkan, saat ini tidak ada hipotesis yang diterima secara umum tentang bagaimana struktur sebesar itu dapat terbentuk dalam waktu yang relatif singkat.

Ilmuwan mencoba menjelaskan superkluster yang relatif kecil dengan efek materi gelap, yang menarik materi baryonic, yang kemudian kita amati dalam bentuk superkluster atau filamen galaksi. Tetapi tentang kelompok besar quasar atau dinding Hercules-Northern Crown, para ilmuwan hanya mengangkat bahu dan menyarankan bahwa mungkin ini bukan struktur nyata, tetapi hanya yang "nyata", karena keterbatasan teknologi yang digunakan.

Meskipun beberapa sarjana secara serius mempertimbangkan asumsi bahwa usia Semesta kita mungkin lebih dari 13,79 miliar tahun sekarang diterima. Dalam hal ini, menjadi mungkin tidak hanya untuk menjelaskan pembentukan dinding besar seperti itu, tetapi juga untuk membuat hipotesis tentang sifat materi gelap lebih kuat, menunjukkan bahwa itu disebabkan oleh sejumlah besar katai hitam yang terbentuk dari katai putih ketika mereka mendingin, berlangsung puluhan miliar tahun.

Sumbu kejahatan

Fenomena lain yang agak kontroversial, ketika kelompok ilmuwan yang berbeda, menganalisis data yang sama, sampai pada kesimpulan yang berlawanan. Fenomena ini secara langsung berkaitan dengan radiasi peninggalan.

Radiasi peninggalan adalah radiasi termal, yang, menurut teori Big Bang, berasal dari era ketika Alam Semesta kita hanya sekelompok plasma. Yang terakhir, karena sangat panas, memancarkan sejumlah besar foton energi, yang seharusnya dipancarkan secara seragam ke segala arah.

Karena ini, radiasi gelombang mikro yang mengisi Semesta memiliki tingkat isotropi (keseragaman) yang tinggi dengan akurasi 0,01%. Daerah dengan deviasi suhu dari rata-rata disebut daerah fluktuasi.

Mempelajari radiasi peninggalan, pada awal 2000-an, para ilmuwan menarik perhatian pada beberapa anomali dalam distribusi radiasi gelombang mikro di Semesta. Ternyata fluktuasi terletak di Semesta tidak secara acak, seperti yang dinyatakan oleh teori Dentuman Besar, tetapi di sepanjang wilayah yang diperluas tertentu, skala yang signifikan dibandingkan dengan Semesta. Pengembangan lebih lanjut dari hipotesis ini membawa para ilmuwan pada fakta bahwa, mungkin, seluruh struktur Alam Semesta dibangun di sekitar garis ini, yang disebut " poros kejahatan ."

Nama ini tidak diberikan secara kebetulan, faktanya adalah bahwa kehadirannya bertentangan dengan teori Dentuman Besar dan prinsip Copernicus, yang menurutnya tidak ada Bumi, Matahari, maupun benda lain yang menempati posisi khusus apa pun di Semesta.

Contoh dari anomali ini adalah "titik dingin randa" di konstelasi Eridanus, sebuah wilayah ruang yang radiasi gelombang mikronya jauh lebih rendah daripada yang diprediksi oleh para ilmuwan berdasarkan pada sifat-sifat radiasi gelombang.

Jika keberadaan poros kejahatan dikonfirmasi, ada kemungkinan bahwa ini akan memerlukan revisi teori yang paling dikenal, karena hari ini mereka tidak mengizinkan keberadaan sumbu seperti itu pada prinsipnya.

String kosmik

Jika sebelum itu kita terutama memikirkan kasus-kasus yang tidak setuju atau tidak setuju dengan teori yang ada, maka dengan string kosmik yang sebaliknya adalah benar - baik teori medan kuantum dan teori string memprediksi kehadiran mereka.

Sebuah string kosmik adalah lipatan satu dimensi dari ruang waktu, cacat topologi, ketika dua struktur atau ruang yang berdekatan entah bagaimana "tidak bertepatan" satu sama lain, yang membuat transisi yang mulus di antara mereka menjadi mustahil. Dengan kata lain, lingkaran di luar tali akan membentuk sudut total kurang dari 360 °.

Diameter string kosmik jauh lebih kecil dari ukuran inti atom (dari urutan ^10–29 sentimeter), panjangnya setidaknya puluhan parsec, dan gravitasi spesifiknya ada di urutan 10 ²²g / cm, yaitu, hanya seribu kilometer tali yang memiliki massa Bumi, yang menunjukkan kerapatannya yang sangat tinggi.

Dari teori string kosmik, muncul bahwa mereka muncul tak lama setelah Big Bang dan entah tertutup atau tak berujung. Mereka dapat menekuk, tumpang tindih, dan sobek. Ujung menjuntai string segera terhubung, membentuk potongan tertutup. Baik senar itu sendiri maupun fragmen individualnya terbang melintasi Semesta dengan kecepatan mendekati kecepatan cahaya.

GTR memprediksi bahwa string kosmik langsung tidak memiliki efek gravitasi. Satu-satunya efek gravitasi dari string kosmik langsung adalah penyimpangan relatif dari substansi (atau cahaya) yang melewati string dari sisi yang berlawanan. Dalam hal ini, string kosmik tertutup memiliki efek gravitasi yang biasa.

Selama ekspansi Semesta, string kosmik membentuk jaringan loop, dan sebelumnya diyakini bahwa gravitasi mereka dapat menjadi penyebab akumulasi awal materi dalam superkluster galaksi. Tetapi saat ini, diperkirakan bahwa kontribusi mereka terhadap pembentukan struktur di alam semesta kurang dari 10%, yang tidak termasuk pengaruh nyata mereka dalam pembentukan struktur alam semesta berskala besar.

Tidak mungkin untuk melihat string kosmik, tetapi, seperti objek yang sangat masif, menciptakan "lensa gravitasi": cahaya dari sumber yang berada di belakangnya harus membungkuk di sekitarnya. Dan meskipun publikasi di dunia ilmiah secara berkala muncul dengan bukti tidak langsung dari konfirmasi eksperimental keberadaan mereka, saat ini, tidak ada satupun yang dikonfirmasi.

Penemuan eksperimental string kosmik akan memiliki konsekuensi penting, termasuk untuk teori string - saat ini, berbagai model string kosmik yang dibangun atas dasar telah diusulkan, dan dengan pembukaan string kosmik, akan mungkin untuk maju ke sisi konfirmasi eksperimental pertama mereka.

Dari penulis

Awalnya, saya ingin menunjukkan hubungan antara teori fisika dan kosmologi yang terkenal, dan bagaimana mereka meningkatkan pengetahuan kita tentang Semesta. Tetapi pada saat ini, seperti yang Anda lihat, sebuah situasi telah terbentuk dalam sains ketika ada lebih banyak pertanyaan dalam agenda daripada ada jawaban untuk mereka. Banyak koneksi yang lebih spekulatif, dan seringkali tidak didukung oleh pengamatan, dan pengamatan sering bertentangan dengan teori.

Teori-teori baru sering menambahkan lebih banyak pertanyaan daripada menutupi bintik-bintik putih - pada saat ini, lusinan teori gravitasi, gravitasi kuantum, teori segala sesuatu telah diajukan - seseorang akan mengatakan bahwa ini adalah upaya tak berdaya untuk menjelaskan tanpa hasil nyata, seseorang akan mengatakan bahwa ini adalah pengembangan dan penciptaan teori-teori baru adalah konfirmasi fakta bahwa sains tidak tinggal diam.

Kita dapat dengan pasti mengatakan bahwa seiring waktu, banyak ide kita mungkin akan berubah - beberapa masalah akan diselesaikan, dan yang baru akan menggantikannya, tetapi pengetahuan dan pemahaman tentang Alam Semesta kita akan secara bertahap meningkat. Terima kasih semuanya, semoga artikel ini menarik bagi Anda.

Dark Universe. Bagian 2