Miért hívják a lapos univerzum
Asztrofizikus Oleg Verkhodanov a tér görbületét, a világegyetem tágulásának forgatókönyvek és az adatok űrmisszió Planck
Amikor a csillagászok és fizikusok azt mondják, hogy az univerzum lapos, nem jelenti azt, hogy az univerzum lapos, mint egy levél. Ez a tulajdonság a háromdimenziós simaság - euklideszi (neiskrivlennoy) geometria három dimenzióban. A csillagászat, euklideszi világ egy kényelmes összehasonlító modell a környező tér. Az anyag ebben a világban egyenletesen eloszlik, azaz az egységnyi térfogatban tartalmazott azonos mennyiségű anyagból, és izotróp, vagyis a eloszlása az anyag minden irányban egyformán. Ráadásul nem fejlődik számít (például rádióforrásokat nem világít vagy villog supernew), és a tér által leírt egyszerű geometria. Ez nagyon kényelmes, hogy leírja a világot, de nem marad, mivel nincs evolúció.
Nyilvánvaló, hogy ez a modell nem felel meg a megfigyelési tények. Az anyag körülöttünk elosztott heterogén és anizotrop (valahol vannak csillagok és galaxisok, és bizonyos esetekben nem), a lerakódott anyag fejlődik (időbeli változását), és a tér, mint tudjuk, a kísérleti igazolását a relativitáselmélet, ívelt.
Mi a görbület háromdimenziós térben? Az euklideszi világban szögeinek összege bármely háromszög 180 fok - minden irányban, és bármilyen hangerőn. A nem-euklideszi geometria - egy görbült tér - háromszög sarkait mennyiség függ a görbület. Két klasszikus példa - ez egy háromszög a gömb, ahol a görbület pozitív, és egy háromszög felületén a nyereg, ahol a görbület negatív. Az első esetben az összeg a háromszög szögeinek több, mint 180 fok, és a második esetben - a kevesebb. Amikor általában beszélünk a területen, vagy a nyereg, akkor elképzelni egy kétdimenziós görbült felület körüli háromdimenziós testet. Amikor arról beszélünk, az univerzum, meg kell értenünk, hogy mi jön, hogy a fogalom háromdimenziós görbült tér - például többé nem beszélünk egy kétdimenziós gömbfelület, és egy háromdimenziós hipergömb.
Akkor miért az univerzum sík háromdimenziós értelemben, ha a tér görbült nemcsak galaxisok, mi galaxisunk és a nap, és még a Föld? A kozmológia, az univerzum egészét tekintve objektumot. És van egy bizonyos objektum tulajdonságait. Például, mivel nagyon nagy lineáris skála (itt látható, és 60 Mpc [
180 millió fény-s] és 150 MPC), az anyag a világegyetemben egyenletesen eloszlatjuk, és izotróp. Kisebb mértékben vannak klaszterek és szuperklasztereket galaxisok és üregek között - üregek azaz egységesség törve.
Hogyan méri a sík a világegyetem egészének, ha a tájékoztatás a az anyag eloszlása a klaszterek által korlátozott érzékenysége távcsöveinkkel? Szükséges megjegyezni egy másik zenekar, és egyéb tárgyak. A legjobb, amit a természet adott nekünk, - a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás, vagy CMB. amely elkülönül az anyag után 380.000 évvel az ősrobbanás után, hogy információkat tartalmaz az elosztó az anyag már az első pillanatokban a világegyetemben.
A görbület a világegyetem társított kritikus sűrűsége 3H 2 / 8πG (ahol H - Hubble állandó, G - gravitációs állandó), amely meghatározza az alakját. A paraméter értéke nagyon kicsi - a sorrendben a 9,3 × 10 -27 kg / m 3 vagy 5,5 hidrogénatom köbméterenként. Ez a beállítás megkülönbözteti az egyszerű kozmológiai modellek alapján Friedmann egyenletek, amelyek leírják a táguló világegyetem. ha a sűrűség meghaladja a kritikus értéket, a tér pozitív görbülete és az univerzum tágulását a jövőben helyébe tömörítés; ha nem éri el a kritikus értéket, akkor a tér negatív görbülete és kiterjesztése örökre; egyenlőségét, a kritikus sűrűség a terjeszkedés is örök az átmenetet a távoli jövőben, hogy az euklideszi világban.
Kozmológiai paraméterek, amelyek leírják a sűrűsége a világegyetem (és a fő közülük - a sűrűsége sötét energia sűrűsége a sötét anyag és sűrűség baryonic [látható] anyagok), fejezzük aránya a kritikus sűrűség. Az űrmisszió Planck. végzett mérésekből a kozmikus háttérsugárzás, relatív sűrűsége sötét energia - ΩΛ = 0,6879 ± 0,0087, és a relatív sűrűsége a teljes anyag (azaz, az összege sűrűsége sötét anyag és látható) - Ωm = 0,3121 ± 0,0087.
Ha összeadjuk az összes energia összetevői Universe (sötét energia sűrűsége minden anyag, valamint a kevésbé fontos ebben a korban a sűrűsége a sugárzás és a neutrínók, stb), megkapjuk a teljes energiasűrűség, amely kifejezett aránya a kritikus sűrűség az Univerzum, és képviseli Ω0. Ha a relatív sűrűség értéke 1, akkor a görbület a világegyetem egyenlő 0 Ω0 eltérést egységét leírja az energia sűrűsége az univerzum ΩK. kapcsolatos görbület. A mérések alapján az inhomogenitások szint (ingadozás) az elosztó háttérsugárzás CMB meghatározzuk az összes paramétert a sűrűsége, a teljes érték és, következésképpen, a görbület paraméter a világegyetem.
Az eredmények szerint a megfigyelések az obszervatórium Planck regisztrált csak CMB adatok (hőmérséklet, Lensing és a polarizáció), meghatározásra kerül, hogy a görbület paraméter nagyon közel nulla belül egy kis hiba: ΩK = -0,004 ± 0,015, - és amely adatokat tartalmaz eloszlása klaszterek és mérések szerint az expanziós üteme la típusú supernew paraméter ΩK = 0,0008 ± 0,0040. Ez azt jelenti, hogy az univerzum lapos nagy pontossággal.
Miért fontos ez? A sík a világegyetem - ez az egyik legfontosabb mutató a korszak nagyon gyors az univerzum tágulását. leírt inflációs modellben. Például idején született meg a világegyetem nagyon nagy görbület, míg ma szerint a CMB ismert, hogy ez a lakás. Az inflációs bővítése teszi lapos az egész megfigyelt terület (azaz, persze, egy nagyszabású, amelyben a tér görbületét csillagok és galaxisok nem lényeges), valamint nőtt a kör sugara helyesbíti az utóbbi, és egy végtelen sugarú kör úgy néz ki, mint egy egyenes vonal.
Doktor Fizikai és Matematikai Tudományok, a vezető tudományos munkatársa különleges Asztrofizikai Obszervatórium az Orosz Tudományos Akadémia, Nizhnii Arkhyz