"Kitu cheusi" kisichoonekana angani kinalazimisha galaksi kubadilika

2024 Mwandishi: Seth Attwood | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2023-12-16 16:17

Kadiri siri ya jambo la giza inavyobaki bila kutatuliwa, nadharia za kigeni zaidi juu ya asili yake zinaonekana, pamoja na wazo jipya zaidi la urithi wa shimo kubwa nyeusi kutoka kwa Ulimwengu uliopita.

Ili kujua kuwa kitu kipo, sio lazima kukiona. Kwa hivyo mara moja, kulingana na ushawishi wa mvuto kwenye harakati za Uranus, Neptune na Pluto ziligunduliwa, na leo utaftaji unaendelea kwa Sayari X ya dhahania kwenye viunga vya mbali vya mfumo wa jua. Lakini vipi ikiwa tutapata uvutano kama huo kila mahali katika Ulimwengu? Chukua galaksi, kwa mfano. Inaweza kuonekana kuwa ikiwa diski ya galactic inazunguka, basi kasi ya nyota inapaswa kupungua kwa obiti inayoongezeka. Hii, kwa mfano, ni kesi ya sayari za mfumo wa jua: Dunia inazunguka Jua kwa 29.8 km / s, na Pluto - kwa 4.7 km / s. Walakini, tayari katika miaka ya 1930, uchunguzi wa nebula ya Andromeda ulionyesha kuwa kasi ya kuzunguka kwa nyota zake inabaki karibu mara kwa mara, haijalishi ni umbali gani wa pembezoni. Hali hii ni ya kawaida kwa galaksi, na kati ya sababu zingine, ilisababisha kuibuka kwa dhana ya jambo la giza.

Carnival ya matatizo

Inaaminika kuwa hatuioni moja kwa moja: dutu hii ya kushangaza kivitendo haiingiliani na chembe za kawaida, pamoja na haitoi au kunyonya fotoni, lakini tunaweza kuiona kwa athari ya mvuto kwenye miili mingine. Uchunguzi wa mwendo wa nyota na mawingu ya gesi hufanya iwezekane kuunda ramani za kina za halo ya giza inayozunguka diski ya Milky Way, ikizungumza juu ya jukumu muhimu linalochukua katika mageuzi ya galaksi, nguzo na kiwango kikubwa. muundo wa Ulimwengu. Walakini, shida zaidi huanza. Je! ni jambo gani hili la ajabu la giza? Inajumuisha nini na chembe zake zina mali gani?

Kwa miaka mingi, WIMPs wamekuwa watahiniwa wakuu wa jukumu hili - chembe dhahania ambazo haziwezi kushiriki katika mwingiliano wowote isipokuwa uvutano. Wanajaribu kuwagundua wote kwa njia isiyo ya moja kwa moja, kwa bidhaa za mwingiliano wa nadra na jambo la kawaida, na moja kwa moja, kwa kutumia vyombo vyenye nguvu, pamoja na Collider Kubwa ya Hadron. Ole, katika kesi zote mbili, hakuna matokeo.

"Hali ambayo LHC inampata tu Higgs boson na hakuna kitu kingine chochote imeitwa 'mazingira ya jinamizi' kwa sababu fulani," anasema Sabine Hossenfelder, profesa katika Chuo Kikuu cha Frankfurt. "Ukweli kwamba hakuna dalili za fizikia mpya zilizopatikana inanitumikia kama ishara isiyo na shaka: kuna kitu kibaya hapa." Wanasayansi wengine pia walichukua ishara hii. Baada ya kuchapishwa kwa matokeo mabaya ya utafutaji wa athari za jambo la giza kwa kutumia LHC na vyombo vingine, nia ya nadharia mbadala kuhusu asili yake inakua wazi. Na baadhi ya masuluhisho haya yanaonekana kuwa ya kigeni zaidi kuliko kanivali ya Brazil.

Mashimo elfu kumi

Je, ikiwa WIMP hazipo? Ikiwa jambo la giza ni jambo ambalo hatuwezi kuona, lakini tunaona athari za mvuto wake, basi labda ni mashimo meusi tu? Kinadharia, katika hatua za mwanzo za mageuzi ya Ulimwengu, wangeweza kuunda kwa idadi kubwa - sio kutoka kwa nyota kubwa zilizokufa, lakini kama matokeo ya kuporomoka kwa vitu vyenye joto na moto ambavyo vilijaza nafasi ya incandescent. Shida moja: hadi sasa hakuna shimo jeusi hata moja ambalo limepatikana, na haijulikani kwa hakika ikiwa ziliwahi kuwepo kabisa. Walakini, kuna mashimo mengine nyeusi kwenye Ulimwengu ambayo yanafaa kwa jukumu hili.

Uchunguzi wa uchunguzi wa anga za mbali Voyager 1 haukuonyesha athari zozote za mionzi ya Hawking, ambayo inaweza kuonyesha kuonekana kwa mashimo meusi ya awali ya saizi ya hadubini. Walakini, hii haizuii uwepo wa vitu vikubwa sawa. Tangu 2015, interferometer ya LIGO tayari imesajili mawimbi 11 ya mvuto, na 10 kati yao yalisababishwa na kuunganishwa kwa jozi za shimo nyeusi na wingi wa makumi ya misa ya jua. Hii yenyewe haitarajiwa sana, kwa sababu vitu kama hivyo huundwa kama matokeo ya milipuko ya supernova, na nyota iliyokufa inapoteza misa yake mingi katika mchakato huo. Inabadilika kuwa watangulizi wa mashimo yaliyounganishwa walikuwa nyota za ukubwa wa cyclopean, ambazo hazipaswi kuzaliwa katika Ulimwengu kwa muda mrefu. Tatizo jingine linaundwa na malezi ya mifumo ya binary nao. Mlipuko wa supernova ni tukio lenye nguvu sana hivi kwamba kitu chochote cha karibu kitatupwa mbali. Kwa maneno mengine, LIGO imegundua mawimbi ya mvuto kutoka kwa vitu, kuonekana ambayo bado ni siri.

Mwisho wa 2018, vitu kama hivyo vilifikiwa na mtaalam wa nyota wa Taasisi ya Sayansi na Teknolojia ya Greenwich Nikolai Gorkavy na mshindi wa Tuzo ya Nobel John Mather. Hesabu zao zilionyesha kuwa shimo nyeusi zilizo na makumi ya maelfu ya jua zinaweza kuongeza halo ya galaksi, ambayo ingebaki isiyoonekana kwa uchunguzi na, wakati huo huo, kuunda tofauti zote za tabia katika muundo na harakati za galaxi. Inaweza kuonekana, ni wapi kwenye ukingo wa mbali wa gala unatoka kwa idadi inayotakiwa ya shimo kubwa nyeusi kama hizo? Baada ya yote, idadi kubwa ya nyota kubwa huzaliwa na kufa karibu na kituo hicho. Jibu la Gorkavy na Mather ni karibu lisiloaminika: mashimo haya nyeusi "hayakuja", kwa maana fulani yamekuwepo, tangu mwanzo wa Ulimwengu. Haya ni mabaki ya mzunguko uliopita katika mlolongo usio na mwisho wa upanuzi na mikazo ya dunia.

Mstari thabiti unaonyesha kasi halisi ya obiti ya nyota na gesi inayozunguka katikati ya galaksi; dotted - inayotarajiwa kwa kukosekana kwa ushawishi wa jambo la giza.

Mabaki ya kuzaliwa upya

Kwa ujumla, Big Bounce si mtindo mpya katika kosmolojia, ingawa haujathibitishwa, uliopo sambamba na dhana nyingine nyingi za mageuzi ya anga. Inawezekana kwamba katika maisha ya ulimwengu, vipindi vya upanuzi kwa kweli hubadilishwa na contraction, "Kuanguka Kubwa" - na mlipuko mpya, kuzaliwa kwa ulimwengu wa kizazi kijacho. Walakini, katika muundo mpya, mizunguko hii inaendeshwa na mashimo meusi, yakitenda kama vitu vya giza na nishati ya giza - dutu ya kushangaza au nguvu inayosababisha upanuzi wa kasi wa Ulimwengu wetu.

Inachukuliwa kuwa kwa kunyonya vitu na kuunganisha kwa kila mmoja, mashimo nyeusi yanaweza kujilimbikiza zaidi na zaidi ya jumla ya molekuli ya Ulimwengu. Hii inapaswa kusababisha kupungua kwa upanuzi wake na kisha kupunguzwa. Kwa upande mwingine, wakati mashimo nyeusi yanapounganishwa, sehemu kubwa ya wingi wao hupotea na nishati ya mawimbi ya mvuto. Kwa hivyo, shimo linalotokana litakuwa nyepesi kuliko jumla ya maneno yake ya zamani (kwa mfano, wimbi la kwanza la mvuto lililorekodiwa na LIGO lilizaliwa wakati mashimo meusi ya 36 na 29 ya raia wa jua yanaunganishwa na malezi ya shimo na misa ya "tu". "Masa 62 ya jua). Kwa hivyo Ulimwengu unaweza pia kupoteza misa, kuambukizwa na kujaza na shimo nyeusi kubwa zaidi, pamoja na moja kubwa zaidi - ya kati.

Hatimaye, baada ya mfululizo mrefu wa kuunganishwa kwa shimo nyeusi, wakati sehemu kubwa ya molekuli ya Ulimwengu "inavuja" kwa namna ya mawimbi ya mvuto, itaanza kutawanyika kwa pande zote. Kutoka nje itaonekana kama mlipuko - Big Bang. Tofauti na picha ya classical Big Rebound, uharibifu kamili wa ulimwengu uliopita haufanyiki kwa mfano huo, na Ulimwengu mpya hurithi moja kwa moja vitu vingine kutoka kwa mzazi. Kwanza kabisa, haya yote ni mashimo meusi sawa, tayari kucheza tena majukumu kuu ndani yake - mambo ya giza na nishati ya giza.

Bibi mkubwa

Kwa hiyo, katika picha hii isiyo ya kawaida, jambo la giza linageuka kuwa mashimo makubwa nyeusi, ambayo yanarithi kutoka kwa Ulimwengu hadi kwa Ulimwengu. Lakini hatupaswi kusahau juu ya shimo nyeusi la "kati", ambalo linapaswa kuunda katika kila ulimwengu kabla ya kifo chake na kuendelea katika ijayo. Mahesabu ya wanaastrofizikia yameonyesha kuwa misa yake katika nafasi yetu ya leo inaweza kufikia kilo 6 x 1051 ya ajabu, 1/20 ya wingi wa mambo yote ya baryonic, na kuongezeka kwa kuendelea. Ukuaji wake unaweza kusababisha upanuzi wa haraka zaidi wa muda wa nafasi na kujidhihirisha kama upanuzi unaoharakishwa wa Ulimwengu.

Kwa kweli, uwepo wa misa kama hiyo ya cyclopean inapaswa kusababisha kuonekana kwa inhomogeneities inayoonekana katika muundo mkubwa wa Ulimwengu. Tayari kuna mgombea wa tofauti kama hizo - Axis of Evil ya anga. Hizi ni ishara dhaifu, lakini za kutisha sana za anisotropy ya Ulimwengu - muundo unaojidhihirisha ndani yake kwa mizani kubwa zaidi na haukubaliani kwa njia yoyote na maoni ya kitamaduni juu ya Big Bang na kila kitu kilichotokea baada yake.

Njiani, hypothesis ya kigeni pia hutatua kitendawili kingine cha unajimu - shida ya kuonekana mapema bila kutarajia ya mashimo meusi makubwa. Vitu kama hivyo viko katikati ya galaksi kubwa na, kwa njia isiyojulikana, imeweza kupata misa kwa mamilioni na hata mabilioni ya raia wa jua tayari katika miaka bilioni 1-2 ya uwepo wa Ulimwengu. Haijulikani ni wapi wangeweza, kimsingi, kupata dutu nyingi, na hata zaidi wakati wangeweza kuwa na wakati wa kuichukua. Lakini ndani ya mfumo wa wazo na mashimo nyeusi "ya kurithi", maswali haya yanaondolewa, kwa sababu kiinitete chao kingeweza kutupata kutoka kwa Ulimwengu uliopita.

Inasikitisha kwamba nadharia ya kupindukia ya Gorkavy bado ni dhana tu. Ili iwe nadharia kamili, ni muhimu kwamba utabiri wake ufanane na data ya uchunguzi - na kwa vile ambayo haiwezi kuelezewa na mifano ya jadi. Bila shaka, utafiti wa baadaye utafanya iwezekanavyo kulinganisha mahesabu ya ajabu na ukweli, lakini hii ni wazi haitatokea katika siku za usoni. Kwa hiyo, wakati maswali kuhusu mahali ambapo jambo la giza limefichwa na ni nini nishati ya giza, bado haijajibiwa.