D'eascair an Cruinne atá ag leathnú, atá lán de réaltraí agus an struchtúr casta a bhreathnaímid air inniu, ó staid níos lú, níos teo, níos dlúithe agus níos aonfhoirmí. Thóg sé na mílte eolaithe ag obair leis na céadta bliain dúinn an pictiúr seo a bhaint amach, ach mar sin féin, de bharr easpa comhthoil maidir leis an ráta leathnaithe, insítear dúinn go bhfuil rud éigin mícheart go dona, nó go bhfuil earráid neamhaitheanta againn áit éigin. (C. FAUCHER-GIGUÈRE, A. LIDZ, AGUS L. HERNQUIST, EOLAÍOCHT 319, 5859 (47))

Ní féidir le heolaithe aontú ar an Cruinne atá ag leathnú

Is rúndiamhair chosmaí é nó botún uafásach mór.

Tá an Cruinne ag leathnú, agus aontaíonn gach eolaí sa réimse leis sin. Tacaíonn na breathnuithe go mór leis an gconclúid dhíreach sin, agus theip ar gach rogha eile a éachtaí a bhaint amach ó dheireadh na 1920idí. Ach in iarrachtaí eolaíochta, ní féidir leis an rath a bheith cáilíochtúil; ní mór dúinn leathnú na Cruinne a thuiscint, a thomhas agus a chainníochtú. Ní mór dúinn a fháil amach cé mhéid atá an Cruinne ag leathnú.

Ar feadh na glúine, rinne réalteolaithe, réaltfhisiceolaithe agus cosmeolaithe iarracht ár dtomhais ar ráta leathnú na Cruinne a bheachtú: tairiseach Hubble. Tar éis blianta fada de dhíospóireachtaí, ba chosúil gur réitigh príomhthionscadal Teileascóp Spáis Hubble an cheist: 72 km / s / Mpc, agus gan ach éiginnteacht 10% ann. Ach anois, 17 mbliana ina dhiaidh sin, ní féidir le heolaithe aontú. Éilíonn campa amháin ~ 67 km / s / Mpc; na héilimh eile ~ 73 km / s / Mpc, agus níl forluí ar na hearráidí. Tá rud éigin, nó duine éigin, mícheart, agus ní féidir linn a fháil amach cá.

An níos faide a bhíonn réaltra, is ea is gasta a leathnaíonn sé uainn, agus is mó a dhealraíonn sé a solas a athdhéanamh. Beidh réaltra ag gluaiseacht leis an Cruinne atá ag leathnú níos mó blianta solais fós, inniu, ná líon na mblianta (arna iolrú faoi luas an tsolais) a thóg sé an solas a astaítear uaidh chun teacht chugainn. Ach ní féidir le réalteolaithe a úsáideann teicnící éagsúla aontú ar cé chomh tapa agus atá an Cruinne ag leathnú. (LARRY MCNISH IONAD RÁTHAÍOCHTA RASC)

Is í an chúis gur fadhb den sórt sin í toisc go bhfuil dhá mhórbhealach againn chun ráta leathnaithe na Cruinne a thomhas: tríd an dréimire achair chosmaí agus trí bhreathnú ar na comharthaí a thagann ó na chuimhneacháin is luaithe sa Big Bang. Tá an dá mhodh thar a bheith difriúil.

  • Maidir leis an dréimire faid, féachaimid ar rudaí in aice láimhe a thuigtear go maith, ansin breathnaímid ar na cineálacha céanna rudaí in áiteanna níos faide i gcéin, ansin faighimid achair, ansin bainimid úsáid as airíonna a bhreathnaímid ag na faid sin chun dul níos faide, srl. Trí thógáil suas athdhriogadh agus tomhais achair, is féidir linn ráta leathnaithe na Cruinne a athchruthú.
  • Maidir leis an modh luathchomharthaí, is féidir linn an solas atá fágtha ón mBang Mór (Cúlra na MICREATHONNACH Cosmaí) nó na faid chomhghaoil ​​idir réaltraí i bhfad i gcéin (ó Oscillations Fuaimiúla Baryon) a úsáid agus a fheiceáil conas a fhorbraíonn na comharthaí sin le himeacht ama de réir mar a leathnaíonn na Cruinne.

Is cosúil gurb é an chéad mhodh an figiúr is airde ~ 73 km / s / Mpc a thabhairt, go comhsheasmhach, agus tugann an dara ceann ~ 67 km / s / Mpc.

Is dhá theicníc dhifriúla iad coinnle caighdeánacha (L) agus rialóirí caighdeánacha (R) a úsáideann réalteolaithe chun leathnú an spáis a thomhas ag amanna / achair éagsúla san am atá thart. Bunaithe ar an gcaoi a n-athraíonn cainníochtaí cosúil le luminosity nó méid uilleach de réir achair, is féidir linn stair leathnú na Cruinne a fháil. Is cuid den dréimire faid é an modh coinnle a úsáid, a thugann 73 km / s / Mpc. Is cuid den mhodh comhartha luath é an rialóir a úsáid, a thugann 67 km / s / Mpc. Tá na luachanna seo neamhfhreagrach. (NASA / JPL-CALTECH)

Ba chóir go gcuirfeadh sé seo trioblóid mhór ort. Má thuigeann muid an bealach a n-oibríonn an Cruinne i gceart, ansin ba cheart go seachadfadh gach modh a úsáidimid chun í a thomhas na hairíonna céanna agus an scéal céanna faoi na cosmos a bhfuilimid ag maireachtáil iontu. Cibé an mbainimid úsáid as réaltaí ollmhóra dearga nó réaltaí gorma inathraithe, réaltraí bíseach rothlacha nó bíseanna aghaidh le gile luaineach, réaltraí éilipseacha ag snámh nó supernovae Cineál Ia, nó an Cúlra MICREATHONNACH Cosmaí nó comhghaolta réaltra, ba cheart dúinn freagra a fháil atá comhsheasmhach le Cruinne ag a bhfuil na hairíonna céanna.

Ach ní mar sin a tharlaíonn. Tugann an modh dréimire faid luach níos airde go córasach thart ar 10% ná an modh luathchomharthaí, is cuma conas a thomhaiseann muid an fad dréimire nó cén comhartha luath a úsáidimid. Seo an modh is cruinne do gach ceann acu.

Is éard atá i gceist leis an modh parallax, a úsáideadh ó tháinig teileascóip go maith sna 1800í, ná an t-athrú dealraitheach i suíomh réalta in aice láimhe a thabhairt faoi deara i gcomparáid leis na cinn chúlra is faide i gcéin. D’fhéadfadh go mbeadh claontachtaí sa mhodh seo mar gheall ar mhaiseanna a bheith ann nach bhfuil cuntas iomchuí againn orthu. (ESA / ATG MEDIALAB)

1.) An dréimire faid: tosaigh leis na réaltaí inár réaltra féin. Tomhais a n-achar ag baint úsáide as parallax, agus is é sin an chaoi a n-athraíonn suíomh dealraitheach réalta le linn bliana Cruinne. De réir mar a ghluaiseann ár ndomhan timpeall na Gréine, athróidh seasamh dealraitheach réalta in aice láimhe i gcoibhneas leis na cinn chúlra; insíonn an méid aistrithe fad an réalta dúinn.

Réaltaí inathraithe Cepheid a bheidh i gcuid de na réaltaí sin, a thaispeánann gaol sonrach idir a n-lonrúlacht (gile intreach) agus a dtréimhse bíge: Dlí Leavitt. Tá ceifidí flúirseach inár réaltra féin, ach is féidir iad a fheiceáil i réaltraí i bhfad i gcéin.

Is éard atá i gceist le tógáil an dréimire faid chosmaí ná dul ónár nGrianchóras go dtí na réaltaí go réaltraí in aice láimhe go dtí cinn i bhfad i gcéin. Gabhann gach “céim” lena neamhchinnteachtaí féin, go háirithe na céimeanna athróg Cepheid agus supernovae; bheadh ​​sé claonta freisin i dtreo luachanna níos airde nó níos ísle dá mbeimis inár gcónaí i réigiún tearc-fhaire nó ródhona. (NASA, ESA, A. FEILD (STSCI), agus A. RIESS (STSCI / JHU))

Agus i gcuid de na réaltraí i bhfad i gcéin, ina bhfuil Cepheid, tá supernovae de Chineál Ia ann a breathnaíodh a bheith ann. Is féidir na supernovae seo a bhreathnú ar fud na Cruinne, ó dheis anseo inár gclós cúil chosmaí go réaltraí atá suite go leor billiúin nó fiú na mílte billiúin solasbhliain ar shiúl.

Gan ach trí rith:

  • parallax na réaltaí inár réaltra a thomhas, lena n-áirítear roinnt Ceifidí,
  • ag tomhas ceifidí i réaltraí in aice láimhe suas le 50-60 milliún solasbhliain ar shiúl, agus tá (ed) supernovae Cineál Ia i gcuid acu,
  • agus ansin supernovae Cineál Ia a thomhas go dtí cúlaithe i bhfad i gcéin na Cruinne atá ag leathnú,

is féidir linn an ráta leathnaithe inniu a athchruthú, agus conas a d’athraigh an ráta leathnaithe sin le himeacht ama.

Rialaíonn patrún na mbuaic fuaimiúla a bhreathnaítear sa CMB ó shatailít Planck Cruinne nach bhfuil ábhar dorcha ann, agus cuireann sé srian docht ar go leor paraiméadair chosmeolaíochta eile. (PAR ADE ET AL. AGUS AN CHLÁRÚ PLANCK (2015))

2.) Na comharthaí luatha: mar mhalairt air sin, tosaíonn siad leis an mBang Mór, agus an t-eolas go bhfuil ár Cruinne líonta le hábhar dorcha, fuinneamh dorcha, gnáthábhar, neodrónna, agus radaíocht.

Cad a tharlóidh?

Tá na maiseanna chun a chéile a mhealladh agus iarracht a dhéanamh titim imtharraingthe, agus na réigiúin níos dlúithe ag mealladh níos mó agus níos mó den ábhar máguaird. Ach bíonn athrú brú mar thoradh ar an athrú ar dhomhantarraingt, rud a fhágann go dtéann radaíocht amach as na réigiúin seo, ag obair chun fás imtharraingthe a bhaint.

Is é an rud spraoi é seo: tá trasghearradh idirghníomhaíochta leis an radaíocht ag an ngnáthábhar, ach níl an t-ábhar dorcha. Mar thoradh air seo tá “patrún fuaimiúil” ar leith ina bhfaigheann gnáthábhar na preabanna agus na comhbhrúite seo ón radaíocht.

Léaráid de phatrúin braislithe mar gheall ar Ascalaithe Fuaimiúla Baryon, áit a bhfuil an dóchúlacht go bhfaighidh tú réaltra ag achar áirithe ó aon réaltra eile faoi rialú an chaidrimh idir ábhar dorcha agus gnáthábhar. De réir mar a leathnaíonn an Cruinne, leathnaíonn an fad tréith seo freisin, rud a ligeann dúinn tairiseach Hubble, dlús an ábhair dhorcha, agus fiú an t-innéacs speictrim scálaithe a thomhas. Aontaíonn na torthaí le sonraí an CMB, agus Cruinne atá comhdhéanta d’ábhar dorcha 27%, seachas gnáthábhar 5%. (ZOSIA ROSTOMIAN)

Taispeánann sé seo sraith buaic ar leith i luaineachtaí teochta an Chúlra MICREATHONNACH Cosmaí, agus scála faid ar leith don áit is dóichí a bhfaighidh tú réaltra ná níos gaire nó níos faide i gcéin. De réir mar a leathnaíonn an Cruinne, athraíonn na scálaí fuaimiúla seo, agus ba cheart go mbeadh comharthaí sa Chúlra MICREATHONNACH Cosmaí (dhá íomhá in airde) agus sna scálaí ag a mbíonn cnuasaigh réaltraí (íomhá amháin suas).

Trí thomhas a dhéanamh ar na scálaí seo agus ar an gcaoi a n-athraíonn siad de réir achair / athghinte, is féidir linn ráta leathnaithe a fháil don Cruinne freisin. Cé go dtugann an modh dréimire achair ráta thart ar 73 ± 2 km / s / Mpc, tugann an dá mhodh luathchomhartha seo 67 ± 1 km / s / Mpc. Tá na huimhreacha difriúil, agus ní dhéanann siad forluí.

Teannas tomhais nua-aimseartha ón dréimire achair (dearg) le sonraí CMB (glas) agus BAO (gorm). Tagann na pointí dearga ón modh dréimire achair; tá an glas agus an gorm ó mhodhanna 'iarsmaí fágtha' nó 'comhartha luath'. Tabhair faoi deara nach bhfuil forluí ar na hearráidí ar thomhais dearga vs glas / gorm. (AUBOURG, ÉRIC ET AL. PHYS.REV. D92 (2015) UIM.12, 123516.)

Tá go leor mínithe féideartha ann. B’fhéidir go bhfuil airíonna difriúla ag an Cruinne in aice láimhe ná mar a bhí ag an Cruinne ultra-i bhfad i gcéin, agus mar sin tá an dá fhoireann ceart. B’fhéidir go bhfuil ábhar dorcha nó fuinneamh dorcha (nó rud éigin ag déanamh aithris orthu) ag athrú le himeacht ama, agus tomhais éagsúla ag baint úsáide as modhanna éagsúla. B’fhéidir go bhfuil roinnt fisice nua nó rud éigin ag tarraingt ar ár Cruinne ón taobh amuigh den léaslíne chosmaí. Nó, b’fhéidir, go bhfuil locht bunúsach éigin lenár samhlacha cosmeolaíochta.

Ach is iad na féidearthachtaí seo na cinn iontach, iontach, sensational. D’fhéadfadh go bhfaigheadh ​​siad tromlach mór an phreasa agus an gradam, mar tá siad samhlaíoch agus cliste. Ach tá féidearthacht i bhfad níos míchuí ann atá i bhfad níos dóchúla: tá an Cruinne mar an gcéanna i ngach áit, agus tá ceann de na teicnící tomhais claonta go bunúsach.

Roimh Planck, léirigh an oiriúnú is fearr do na sonraí paraiméadar Hubble de thart ar 71 km / s / Mpc, ach bheadh ​​luach thart ar 70 nó os a chionn ró-mhór anois don dlús ábhair dhorcha (x-ais) atá againn le feiceáil ar bhealaí eile agus an t-innéacs speictrim scálaithe (taobh deas den y-ais) a theastaíonn uainn chun go mbeadh ciall le struchtúr mórscála na Cruinne. (PAR ADE ET AL. AGUS AN CHLÁRÚ PLANCK (2015))

Tá sé deacair na claontachtaí féideartha sna modhanna comhartha luatha a aithint, toisc go bhfuil na tomhais ó WMAP, Planck, agus ó Shuirbhé Spéir Dhigiteach Sloan chomh beacht. I gcúlra na micreathonn cosmaí, mar shampla, rinneamar dlús ábhair na Cruinne (thart ar 32% ± 2%) agus an t-innéacs speictrim scálaithe (0.968 ± 0.010) a thomhas go han-mhaith. Agus na tomhais sin i bhfeidhm, tá sé an-deacair figiúr a fháil don tairiseach Hubble atá níos mó ná thart ar 69 km / s / Mpc, agus sin an uasteorainn i ndáiríre.

B’fhéidir go bhfuil earráidí ann a chuireann claontacht orainn, ach bíonn am crua againn ag áireamh na rudaí a d’fhéadfadh a bheith iontu.

Dhá bhealach éagsúla le supernova Cineál Ia a dhéanamh: an cás fabhraithe (L) agus an cás cumaisc (R). Ní fios fós cé acu den dá mheicníocht seo is coitianta i gcruthú imeachtaí supernova Cineál Ia, nó má tá comhpháirt nár aimsíodh sna pléascanna seo. (NASA / CXC / M. WEISS)

Maidir leis an modh dréimire achair, áfach, tá siad flúirseach:

  • D’fhéadfadh go mbeadh ár modhanna parallax claonta ag an domhantarraingt ónár gcomharsanacht gréine áitiúil; d’fhéadfadh an t-am spáis lúbtha timpeall ar ár nGrian ár gcinntí faid a athrú go córasach.
  • Táimid teoranta inár dtuiscint ar na Ceifidí, lena n-áirítear go bhfuil dhá chineál acu ann agus go bhfuil cuid acu i dtimpeallachtaí neamhphríomhacha.
  • Agus is féidir le supernovae Cineál Ia a bheith ina chúis le dwarfanna bána a fhabhrú nó le dwarf bán imbhuailte agus cumasc, d’fhéadfadh na timpeallachtaí ina bhfuil siad teacht chun cinn le himeacht ama, agus d’fhéadfadh go mbeadh níos mó fós ann faoin rúndiamhair faoin gcaoi a ndéantar iad ná mar atáimid faoi láthair tuig.

D’fhéadfadh nach bhfuil sa neamhréiteach idir an dá bhealach éagsúla seo chun an Cruinne atá ag leathnú a thomhas ach léiriú ar ár ró-mhuinín maidir le chomh beag agus atá ár n-earráidí i ndáiríre.

Atógáil 3D de 120,000 réaltra agus a n-airíonna braislithe, tátal a bhaint as a bhfuascailt agus as a bhfoirmiú ar scála mór. Ligeann na sonraí ó na suirbhéanna seo dúinn ráta leathnaithe na Cruinne a fháil, atá ar aon dul le tomhais an CMB ach ní leis na tomhais achair dréimire. (JEREMY TINKER AND THE SDSS-III COLLABORATION)

Is í an cheist maidir le cé chomh tapa agus atá an Cruinne ag leathnú ná ceann a bhfuil réalteolaithe agus réaltfhisiceolaithe trioblóideacha ann ó bhíomar ag leathnú ar dtús ar chor ar bith. Is éacht dochreidte é go dtugann iliomad modhanna neamhspleácha freagraí atá comhsheasmhach laistigh de 10%, ach ní aontaíonn siad lena chéile, agus is ábhar buartha é sin.

Má tá earráid i parallax, Cepheids, nó supernovae, d’fhéadfadh go mbeadh an ráta leathnaithe ar an gceann íseal i ndáiríre: 67 km / s / Mpc. Más ea, tiocfaidh an Cruinne i gcomhréir nuair a aithneoimid ár mbotún. Ach má dhéantar dul amú ar an ngrúpa Cúlra MICREATHONNACH Cosmaí, agus an ráta leathnaithe níos gaire do 73 km / s / Mpc, tuar sé géarchéim sa chosmeolaíocht nua-aimseartha. Ní féidir dlús an ábhair dhorcha a bheith ag an Cruinne agus thabharfadh na luaineachtaí tosaigh 73 km / s / Mpc le tuiscint.

Tá botún neamhaitheanta déanta ag ceachtar foireann amháin, nó teastaíonn réabhlóid inár gcoincheap ar na Cruinne. Táim ag geallúint ar an iar.

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar ag Ethan, Beyond The Galaxy, agus Treknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.