Տիեզերք

Ինչպես նշվում է Naked Science-ում, իսպանացի աստղաֆիզիկոսները հայտնաբերել են մի գալակտիկա, որը, ըստ հաշվարկների, կարող է լինել Մեծ պայթյունի տարիքի կամ նույնիսկ ավելի հին։ Ուսումնասիրության արդյունքները հրապարակվել են Royal Astronomical Society-ի Monthly Notices ամսագրում։ Եթե տարիքը հաստատվի, Ստանդարտ Կոսմոլոգիական Մոդելը կկորցնի իր կարգավիճակը։

Գիտնականները վերլուծել են 31 գալակտիկա, որոնք դիտարկվել են Հաբլի և Ջեյմս Ուեբի աստղադիտակներով Մեծ պայթյունից 700 միլիոն տարի անց: Այս մարմինների միջին տարիքը դիտարկումից առաջ կազմել է 0.61 ± 0.31 միլիարդ տարի: Սա նշանակում է, որ դրանցից շատերը ձևավորվել են տիեզերքի պատմության սկզբից 100 միլիոն տարուց էլ պակաս ժամանակահատվածում:.

Վաղ տիեզերքը չափազանց հասուն էր

Համաձայն ընդհանուր ընդունված տեսության՝ առաջին աստղերը հայտնվել են հարյուր միլիոնավոր տարիներ անց։ Սակայն դիտարկումները ցույց են տվել, որ զարգացած գալակտիկաները գոյություն են ունեցել դեռևս 200-300 միլիոն տարի անց։ Սա դժվար է բացատրել Ստանդարտ մոդելի շրջանակներում։.

Ժամանակակից գալակտիկաները գրեթե միշտ պարունակում են գերզանգվածային սև խոռոչներ։ Սակայն ստանդարտ սցենարն այն է, որ նման մարմինները ձևավորվում են աստղային սև խոռոչներից, որոնք, իրենց հերթին, առաջանում են Մեծ պայթյունից հետո ձևավորված աստղերից։.

Սև խոռոչի խնդիրը և JADES-1050323 անոմալիան

Սև խոռոչները չեն կարող մի քանի հարյուր միլիոն տարվա ընթացքում կուտակել միլիոնավոր արևների զանգվածին համարժեք զանգված։ Դրանք սահմանափակվում են նյութի կուտակման արագությամբ։ Այլընտրանքային մոդելները, այդ թվում՝ Նիկոլայ Գորկավիի տատանվող տիեզերքի տեսությունը, թույլ են տալիս Մեծ պայթյունից անմիջապես հետո գոյություն ունենալ մնացորդային սև խոռոչներ, սակայն դրանք անհամատեղելի են Ստանդարտ մոդելի հետ։.

Ամենատագնապալի արդյունքը վերաբերում է JADES-1050323 գալակտիկային։ Հեղինակները գնահատում են դրա տարիքը մինչև 800 միլիոն տարի։ Պաշտոնապես սա 100 միլիոն տարով ավելի մեծ է, քան Տիեզերքի տարիքը այդ ժամանակ։ Հաշվարկների համաձայն՝ սխալի մակարդակը կազմում է 4.7 սիգմա, կամ մոտավորապես մեկ հավանականությամբ մեկ միլիոնից։ Հետազոտողները ընդգծում են, որ տվյալները վերանայման կարիք ունեն։ Այնուամենայնիվ, նույնիսկ գալակտիկաների ձևավորումը Մեծ պայթյունից 100 միլիոն տարուց պակաս ժամանակում լուրջ մարտահրավերներ է ներկայացնում ստանդարտ տիեզերագիտության համար։.

Գրավիտացիան ոչնչացնում է բոլոր մարմինները: Տարածաժամանակի կորությունը, ի վերջո, նյութը վերածում է ճառագայթման: Աշխատանքը հրապարակվել է arXiv նախնական տպագրության սերվերում և նկարագրվել է Phys.org հոդվածում:

Մինչև այժմ համարվում էր, որ միայն սև խոռոչներն են գոլորշիանում: Նեյտրոնային աստղերն ու սպիտակ թզուկները համարվում էին կայուն: Նոր հաշվարկները հերքում են այս տեսակետը: Նույնիսկ առանց իրադարձությունների հորիզոնի, նյութը դատապարտված է ոչնչացման:.

Սև խոռոչի բացառիկության ավարտը

1974 թվականին Սթիվեն Հոքինգը ցույց տվեց, որ սև խոռոչները ճառագայթում են և կորցնում զանգված։ Այս գործընթացը կապված էր իրադարձությունների հորիզոնի հետ։ Համարվում էր, որ առանց դրա գոլորշիացումը անհնար է։ Հեյնո Ֆալկեն, Մայքլ Վոնդրակը և Վալտեր վան Սույլեկը վերանայեցին այս մոտեցումը։ Նրանք ցույց տվեցին, որ տարածության կորությունը որոշիչ գործոն է։ Ուժեղ ձգողականությունն ինքնին խթանում է մասնիկների քվանտային ստեղծումը։.

Ձգողականությունը որպես համընդհանուր կործանիչ

Հետազոտողները համեմատել են ձգողականությունը Շվինգերի էֆեկտի հետ քվանտային էլեկտրադինամիկայի մեջ։ Այնտեղ հզոր էլեկտրական դաշտը վակուումում քայքայում է վիրտուալ մասնիկները։ Ձգողականությունը գործում է նմանատիպ կերպ, բայց մակընթացային ուժերի միջոցով։ Նեյտրոնային աստղերի մոտ վակուումը ստեղծում է իրական մասնիկներ։ Դրանցից մի քանիսը էներգիա են տեղափոխում տիեզերք։ Մնացածը տաքացնում է օբյեկտը ներսից։ Աստղը դանդաղորեն կորցնում է զանգվածը և փայլում է նույնիսկ սառը տիեզերքում։.

Անխուսափելի ավարտի մաթեմատիկան

Գիտնականները ստացել են բանաձև, որը կապում է մարմնի կյանքի տևողությունը դրա խտության հետ։ Որքան խիտ է նյութը, այնքան արագ է գոլորշիացումը։ Այս գործընթացը չափազանց դանդաղ է, բայց անկասելի։ Նեյտրոնային աստղերը կանհետանան մոտավորապես 10⁶⁸ տարվա ընթացքում։ Սպիտակ թզուկները կգոյություն ունենան մոտ 10⁷⁸ տարի։ Նույնիսկ գերզանգվածային սև խոռոչները կանհետանան 10⁹⁶ տարվա ընթացքում։ Սա փոխում է Տիեզերքի «ջերմային մահվան» մասին պատկերացումները։.

Գիտնականները կարծում են, որ Ծիր Կաթինը և ամբողջ տեղական գալակտիկաների խումբը գտնվում են մութ նյութի հսկայական շերտի ներսում, ըստ Nature Astronomy-ում հրապարակված ուսումնասիրության: Նոր մոդելը բացատրություն է տալիս մոտակա գալակտիկաների տարօրինակ շարժման համար, որը վաղուց հակասում է ավանդական կարծիքին:.

Աստղագետները Էդվին Հաբլից ի վեր գիտեին, որ տիեզերքը ընդարձակվում է, և գրեթե բոլոր գալակտիկաները հեռանում են միմյանցից: Սակայն Անդրոմեդան՝ ամենամոտ մեծ գալակտիկան, շարժվում է դեպի Ծիր Կաթինը: Սա թվում էր անոմալիա, քանի որ ամբողջ Տեղային խումբը կապված է գրավիտացիոն առումով և պետք է գործի համակարգված ձևով:.

Տեղական խմբի վիրտուալ կրկնօրինակը

Այս անհամապատասխանությունը հասկանալու համար հետազոտողները ստեղծեցին Տեղական խմբի և շրջակա գալակտիկաների վիրտուալ երկվորյակ։ Սիմուլյացիան սկսվեց վաղ տիեզերքի պայմաններից, որոնք որոշվել են տիեզերական միկրոալիքային ֆոնային տվյալներով։ Այնուհետև գիտնականները հետևեցին համակարգի էվոլյուցիային և համեմատեցին վիրտուալ գալակտիկաների շարժումները իրական դիտարկումների հետ։.

Համապատասխանությունը զարմանալիորեն ճշգրիտ էր։ Սակայն մոդելը գործում էր միայն մեկ պայմանով. որ Տեղական խումբը գտնվեր ոչ թե գնդաձև հալոյում, այլ մութ նյութի հարթ շերտի ներսում։ Հաշվարկների համաձայն, այս կառուցվածքը գնահատվում է միլիոնավոր լուսային տարիների չափ։.

Ինչո՞ւ տերև, այլ ոչ թե գունդ։

Ավանդական տիեզերաբանական մոդելը ենթադրում է, որ գալակտիկաները տեղակայված են մութ նյութի զանգվածային գնդաձև հալոների ներսում: Այս դեպքում դրանց շարժումը հիմնականում ազդվում է այդ գնդերի մեջ պարունակվող զանգվածից: Նոր ուսումնասիրությունը առաջարկում է այլ երկրաչափություն, որտեղ զանգվածի բաշխումը մեծ հեռավորությունների վրա նույնպես էական դեր է խաղում:.

Թերթաձև կառուցվածքում մութ նյութի եզրերը մեղմորեն դեպի դուրս են քաշում գալակտիկաները, մինչդեռ հարթությունից դուրս գոյություն ունեն տիեզերական դատարկություններ: Ձգողականության և դատարկությունների այս համադրությունը հստակորեն բացատրում է Տեղական խմբի դիտարկվող դինամիկան: Հենց այս կոնֆիգուրացիան է, ըստ հեղինակների, լուծում նախորդ հակասությունները:.

Ի՞նչ է նշանակում բացումը։

Ուսումնասիրության գլխավոր հեղինակ Էվաուդ Վեմպեն աշխատանքն անվանել է Տեղային խմբում մութ նյութի բաշխման և արագությունների առաջին գնահատականը։ Նա նշել է, որ մոդելը համապատասխանում է ինչպես ընդհանուր տիեզերաբանական տեսությանը, այնպես էլ տեղային դիտարկումներին։ Նրա խոսքով՝ սա հազվագյուտ դեպք է, երբ երկու պատկերներն էլ համընկնում են։.

«Մենք ուսումնասիրում ենք վաղ տիեզերքի բոլոր հնարավոր տեղային կոնֆիգուրացիաները», - բացատրեց Վեմպեն։ Նա ընդգծեց, որ ստացված մոդելը պահանջում է անկախ ստուգում։ Ապագայում գիտնականները պլանավորում են օգտագործել տիեզերական աստղադիտակի տվյալները՝ Տեղական խմբից այն կողմ մութ նյութի նմանատիպ շերտեր որոնելու համար։.

ուսումնասիրության համաձայն հրապարակված ՝ տիեզերքի էվոլյուցիայի հաշվարկները այլևս չեն համապատասխանում իրական դիտարկումներին։ Գիտնականները ընդունում են, որ վաղ տիեզերքից միլիարդավոր տարիներ առաջ ստացված տվյալները էքստրապոլացնելիս տեսությունը տալիս է այլ արդյունք, քան աստղադիտակները։

Ֆիզիկոսներն ունեն վաղ տիեզերքի բարձր ճշգրտությամբ քարտեզ։ Այն հիմնված է տիեզերական միկրոալիքային ֆոնի վրա և համարվում է ստանդարտ։ Սակայն, օգտագործելով Ստանդարտ մոդելը և Այնշտայնի հավասարումները, ժամանակակից տիեզերքը պետք է ավելի «կոպիտ» լինի։ Իրականությունը պարզվեց այլ։.

S8 լարում. որտեղ տեսությունը քանդվում է

Տիեզերագետները իրենց մոդելները ստուգում են երկու եղանակով։ Առաջինը հիմնված է Պլանկի արբանյակի կողմից գրանցված տիեզերական միկրոալիքային ֆոնային ճառագայթման վերլուծության վրա։ Այս տվյալները նկարագրում են տիեզերքը 380,000 տարի առաջ և թույլ են տալիս հաշվարկել դրա ապագան։.

Երկրորդ մեթոդը ժամանակակից տիեզերքի ուղղակի դիտարկումն է։ Այն օգտագործում է թույլ գրավիտացիոն ոսպնյակավորման մեթոդը։ Զանգվածը, հիմնականում մութ նյութը, աղավաղում է տարածաժամանակը և աղավաղում հեռավոր գալակտիկաների լույսը։ Այս աղավաղումները օգտագործվում են նյութի բաշխման քարտեզը կառուցելու համար։.

Խնդիրն այն է, որ մեթոդները այլևս չեն համընկնում: Ժամանակակից չափումները ցույց են տալիս նյութի ավելի միատարր բաշխում: S8 պարամետրի արժեքը ցածր է սպասվածից: Անհամապատասխանությունը հասնում է 2-3 սիգմայի: Ֆիզիկայի համար սա ցույց է տալիս կամ համակարգված սխալ, կամ անավարտ մոդել:.

Մութ հատված՝ անսպասելի կապով

Ստանդարտ տիեզերագիտության մեջ մութ նյութը համարվում է սառը և պասիվ։ Այն փոխազդում է շրջակա աշխարհի հետ գրեթե բացառապես ձգողականության միջոցով։ Նեյտրինոները նույնպես համարվում են գործնականում անկախ մասնիկներ, որոնք ազատորեն թափանցում են տարածություն։.

Նոր հոդվածի հեղինակները առաջարկել են այլ սցենար։ Նրանք թույլ են տվել առաձգական ցրում մութ նյութի և նեյտրինոների միջև։ Վաղ տիեզերքում նեյտրինոները չափազանց խիտ և արագ էին։ Նույնիսկ թույլ փոխազդեցությունը թույլ էր տալիս նրանց իմպուլս փոխանցել մութ նյութի մասնիկներին։.

Այս գործընթացը հանգեցնում է դիֆուզիոն մարման կոչվող երևույթի։ Ձգողականությունը հակված է մութ նյութը հավաքելու խիտ հալոների մեջ, մինչդեռ նեյտրինոների ցրումը կանխում է դա։ Արդյունքում, կառուցվածքների աճը դանդաղում է, և խտության փոքր տատանումները հարթվում են։.

Հենց սա է, ըստ հաշվարկների, որ իջեցնում է S8 պարամետրը։ Տիեզերքն այսօր ավելի միատարր է թվում, քան կանխատեսվում էր ստանդարտ մոդելով՝ առանց փոխազդեցությունների։.

Տվյալներ, սիմուլյացիաներ և հայտնաբերման սահմանները

Հիպոթեզը ստուգելու համար գիտնականները համատեղել են դիտարկումների մի քանի անկախ աղբյուրներ

• Պլանկի արբանյակային տվյալներ
• ACT աստղադիտակի բարձր անկյունային լուծաչափի չափումներ
• DES Y3 նյութի բաշխման քարտեզ

Վերլուծությունը ներառում էր բարդ համակարգչային մոդելավորում և ոչ գծային գրավիտացիայի դիտարկում: Վիճակագրական վերլուծությունը ցույց տվեց, որ ստանդարտ Lambda-CDM մոդելը թույլ է նկարագրում տվյալների բազմությունը: Մութ նյութի և նեյտրինոների փոխազդեցություններով մոդելը լուծում է անհամապատասխանությունը:.

Օպտիմալ փոխազդեցության ուժգնությունը գնահատվում է մոտ 10^-4: Վիճակագրական նշանակալիությունը հասնում է 3 սիգմա մակարդակի: Ֆիզիկայում սա համարվում է լուրջ ապացույց, բայց դեռևս ոչ հայտնագործություն:.

Եթե ​​արդյունքները հաստատվեն, մութ նյութը կդադարի լինել պասիվ ֆոնային երևույթ։ Այն կդառնա Տիեզերքում տեղի ունեցող գործընթացների ակտիվ մասնակից։ Վերա Ռուբինի աստղադիտարանի և CSST աստղադիտակի ապագա դիտարկումները պետք է տան վերջնական պատասխանը։.

Science Advances ամսագրում հրապարակված ուսումնասիրության համաձայն՝ Երկրի նման մոլորակների գոյության հավանականությունը ավելի բարձր էր, քան սպասվում էր։ Գիտնականները կարծում են, որ Արեգակնային համակարգի պատմության վաղ շրջանում մոտակա գերնոր աստղի պայթյունը կարևոր դեր է խաղացել։.

Սուպերնորան որպես մոլորակների ճարտարապետ

Հեղինակները ենթադրում են, որ երիտասարդ Արեգակնային համակարգը ռմբակոծվել է գերնոր աստղի պայթյունի տիեզերական ճառագայթներով։ Այս գործընթացը նախամոլորակային սկավառակը հագեցրել է ռադիոակտիվ տարրերով։ Այս տարրերը ապահովել են չոր, ժայռոտ մոլորակների ձևավորման համար անհրաժեշտ ջերմությունը։.

Երկրի ձևավորումը կապված է մոլորակաձևերի հետ, որոնք, հավանաբար, ջրազրկվել են։ Ջերմության աղբյուրը կարճատև ռադիոնուկլիդների, այդ թվում՝ ալյումին-26-ի քայքայումն էր։ Դրա առկայությունը հաստատվում է հին երկնաքարերով, որոնք պահպանում են անցյալի քիմիական հետքերը։.

Հին հանելուկի լուծում

Նախկինում կարծում էին, որ ռադիոնուկլիդները կարող են առաջանալ միայն շատ մոտակա գերնոր աստղից։ Սակայն նման պայթյունը կքանդեր նախամոլորակային սկավառակը։ Տոկիոյի համալսարանի ճապոնացի գիտնականները առաջարկել են «սուզման մեխանիզմ»։.

Մոդելի համաձայն՝ գերնոր աստղը պայթել է 3.2 լուսային տարի հեռավորության վրա։ Հարվածային ալիքը արագացրել է պրոտոնները՝ վերածելով դրանք տիեզերական ճառագայթների։ Ռադիոակտիվ իզոտոպները համակարգ են մտել երկու եղանակով՝

• փոշու մասնիկների արտանետում, ներառյալ երկաթ-60-ը
• միջուկային ռեակցիաներ տիեզերական ճառագայթների և նյութի բախումների ժամանակ

Մոդելը համապատասխանում էր երկնաքարերի տվյալներին, ինչը նշանակում է, որ չոր, ժայռոտ մոլորակների ձևավորման պայմանները կարող էին տարածված լինել։.

Կյանքի հնարավորություն

Հետազոտողները գնահատում են, որ Արեգականման աստղերի 10-ից 50%-ը ունեցել են նմանատիպ նախամոլորակային սկավառակներ։ Սա զգալիորեն մեծացնում է գալակտիկայում բազմաթիվ պոտենցիալ բնակելի աշխարհների գոյության հավանականությունը։.

համաձայն Հրապարակված ՝ հնդիկ աստղագետները հայտնաբերել են 53 նոր հսկա ռադիոքվազարներ։

Այս օբյեկտները արձակում են մինչև 7.2 միլիոն լուսային տարի երկարությամբ պլազմայի շիթեր՝ մեր գալակտիկայի տրամագծի 68 անգամ մեծ։.

Տասնյակ Ծիր Կաթինի չափի շիթեր

Քվազարները ակտիվ գալակտիկական միջուկներ են, որոնց կենտրոններում կան սև խոռոչներ։ Դրանք պլազմայի հոսքեր են արձակում գրեթե լույսի արագությամբ։ Դրանց հայտնաբերումը հնարավոր դարձավ GMRT աստղադիտակի կողմից իրականացված TGSS հետազոտության շնորհիվ, որը ծածկել է երկնքի մոտավորապես 90%-ը։.

«Այս ռադիոճառագայթների չափերը անհամեմատելի են մեր գալակտիկայի հետ», - ասում է Սուվիկ Մանիկը՝ նշելով, որ այդ ճառագայթների երկարությունը «Ծիր Կաթինի տրամագծի 20-50 անգամ մեծ է»։.

Աստղագետները ուսումնասիրել են այս շիթերի ասիմետրիան։ Սուշանտա Կ. Մոնդալը բացատրեց. «Մի կողմից շիթը կարող է բախվել խիտ ամպերի հետ, մինչդեռ մյուս կողմից այն ազատորեն ընդարձակվում է»։ Հեռավոր քվազարները ցուցաբերում են ամենաուժեղ ասիմետրիան։.

Ազդեցությունը տիեզերքի վրա

Սաբյասաչի Պալի խոսքերով՝ հսկա քվազարները մեզ օգնում են հասկանալ դրանց էվոլյուցիայի ուշ փուլերը։ Դրանց հսկայական ռադիոբլթակները թույլ են տալիս մեզ հետազոտել նոսր միջգալակտիկական գազը հսկայական հեռավորությունների վրա։.

Գիտնականները կարծում են, որ նման դիտարկումները բացահայտում են գերզանգվածային սև խոռոչների շուրջ տեղի ունեցող գործընթացները և օգնում են մեզ հասկանալ Տիեզերքի կառուցվածքը: Աշխատանքը ցույց է տալիս, թե ինչպես են քվազարները ազդում գալակտիկաների աճի և մահվան վրա:.

Արիզոնայի համալսարանի աստղագետները հայտնաբերել են երեք գերմթնշաղ գաճաճ գալակտիկա, հաղորդում է ։

Այս հին օբյեկտները, որոնք պարունակում են բացառապես հին աստղեր, հաստատում են այն վարկածը, որ դրանցում աստղերի ձևավորումը դադարել է վաղ տիեզերքում։.

«Ուրվական գալակտիկաները» հայտնաբերվել են համավարակի ընթացքում DESI Legacy Survey-ի տվյալների ձեռքով վերլուծության միջոցով: «Դա նման էր կայծակի հարվածի», - ասաց ուսումնասիրության ղեկավար Դեյվիդ Սենդը: Մանրամասն ուսումնասիրության համար օգտագործվել է Gemini South աստղադիտակը, որը հագեցած է GMOS բազմաօբյեկտային սպեկտրոգրաֆով:.

Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ այս գալակտիկաները լիովին զուրկ են աստղերի ձևավորման համար անհրաժեշտ գազից։ Գիտնականները սա վերագրում են վերաիոնացման դարաշրջանին, երբ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթումը կարող էր գոլորշիացնել գաճաճ գալակտիկաների գազը, կամ գերնոր աստղերի պայթյուններից գազի արտանետմանը։.

Հայտնագործությունը մեզ օգնում է ավելի լավ հասկանալ վերաիոնացման դարաշրջանում տեղի ունեցած գործընթացները և եզակի հնարավորություն է ընձեռում ուսումնասիրելու Տիեզերքի էվոլյուցիան: Գիտնականների մի խումբ արդեն աշխատում է նեյրոնային ցանցերի մարզման վրա՝ նման օբյեկտների որոնումը արագացնելու համար:.