Астрофизикът Олег Verkhodanov за кривината на пространство, разширяване сценарии и данни космическа мисия на Вселената Планк
Когато астрономите и физиците смятат, че Вселената е плоска, те не означава, че Вселената е плоска като лист. Това е свойство на триизмерен гладкост - Euclidean (neiskrivlennoy) геометрия в три измерения. В астрономията, евклидовата свят е удобен сравнителен модел на околното пространство. Веществото в този свят се разпределя равномерно, т.е. в единица обем, съдържаща същото количество материал и изотропно, т.е. разпределението на веществото еднакво във всички посоки. Освен това, има не развива значение (например, радио източници не светят или флаш supernew) и пространството, описано от проста геометрия. Това е много удобно да се опише по света, но не и да остане, тъй като няма еволюция.
Ясно е, че този модел не отговаря на наблюдателни факти. Веществото около нас разпределени хетерогенни и анизотропна (някъде там са звезди и галактики, а в някои случаи те не), натрупвания на материята се развиват (промяна с течение на времето), и пространството, както знаем от експериментално потвърждение на теорията на относителността, извити.
Какво е кривината в триизмерното пространство? В евклидовата свят сумата от ъглите на всеки триъгълник е 180 градуса - във всички посоки и по всяко обем. В не-Euclidean геометрия - извита пространство - триъгълник ъгли количество ще зависи от кривината. Две класически примери - това е триъгълник на областта, където кривината е положителен, и триъгълник на повърхността на седалката, където кривината е отрицателен. В първия случай сумата от ъглите на триъгълник е над 180 градуса, а във втория случай - по-малко. Когато ние обикновено говорим за областта или върху седлото, ние предвиждаме двуизмерен крива повърхност, обграждаща триизмерно тяло. Когато говорим за вселената, ние трябва да разберем, че стигаме до идеята за триизмерен изкривено пространство - например, вече не говорим за двуизмерен сферична повърхност, и триизмерен hypersphere.
Така че, защо Вселената е плоска за триизмерно усещане, ако пространството е извита не само галактични купове, нашата галактика и слънцето, и дори на Земята? В космологията, Вселената се разглежда като едно цяло обект. И тя има даден обект свойства. Например, тъй като някои много голяма линейна скала (тук може да се види и 60 Mpc [
180 милиона светлина и] и 150 Mpc), веществото във вселената се разпределя хомогенно и изотропно. В по-малък мащаб има клъстери и суперклъстери на галактиките и кухини между тях - кухини, т.е. еднаквост счупени.
Как мога да измеря равнинността на Вселената като цяло, ако информацията за разпределението на материята в гроздовете е ограничен от чувствителността на нашите телескопи? Необходимо е да се спазват в друга лента, както и други обекти. Най-доброто, което природата ни е дал, - космическия микровълнов фон, или СУП. , която е отделена от веществото след 380,000 години след Големия взрив, тя съдържа информация за разпределението на веществото от първите мигове на вселената.
Кривината на вселената свързани с критичната плътност на 3H 2 / 8πG (където Н - Hubble константа, G - гравитационна константа), който определя формата си. Стойността на параметъра е много малък - от порядъка на 9.3 х 10 -27 кг / м 3 или 5.5 водородни атоми на кубичен метър. Тази настройка отличава прости космологичните модели, базирани на уравненията Фридманови които описват разширява Вселената. ако плътността е над критичната стойност, пространството има положителен кривина и разширяване на Вселената в бъдеще заменя чрез пресоване; ако тя е под критичната стойност, тогава пространството има отрицателно кривина и разширение завинаги ще; при равенство на критичната плътност на разширяването ще бъде вечно с преминаването в по-далечно бъдеще да евклидовата света.
Космологически параметри, които описват плътността на вселената (и основните от тях - плътността на тъмно енергийна плътност на тъмната материя и барионна плътност [видими] вещества), са изразени като съотношение на критичната плътност. Според мисията на космическата Планк. получена от измервания на космическата радиация, относителната плътност на тъмната енергия - ΩΛ = 0,6879 ± 0,0087, и относителната плътност на целия материал (т.е. сумата от плътността на тъмната материя и видима) - Ωm = 0,3121 ± 0,0087.
Ако съберем всички енергийни компоненти на Вселената на (тъмната енергия плътността на материята, както и по-малко важно в тази епоха на плътността на радиация и неутрино, и т.н.), ние получаваме общата енергийна плътност, която се изразява като съотношение към критичната плътност на Вселената и представляват Ω0. Ако относителната плътност е равно на 1, след това кривината на Вселената е равен на 0. Ω0 отклонение от единство описва енергийната плътност на ΩK на свят. свързани с кривина. Съгласно измерванията на нивото на нехомогенности (отклонение) на разпределението на фоновото излъчване CMB определи всички параметри на плътност, тяхната стойност и следователно параметър кривина на вселената.
Според резултатите от наблюденията в наблюдателния Планк регистрирани само CMB данни (температура, леща и поляризация), се установи, че параметърът на кривина е много близка до нула в една малка грешка: ΩK = -0.004 ± 0,015, - и включително данни за разпределение на клъстери и измервания съгласно степента на разширение на тип Ia supernew параметър ΩK = 0,0008 ± 0,0040. Това означава, че Вселената е плоска с висока точност.
Защо това е важно? Плоскостта на Вселената - това е една от основните насоки към ерата на много бързото разрастване на Вселената. описан инфлационното модел. Например, по време на раждането на Вселената може да има много голяма кривина, а днес според космическия микровълнов фон е известно, че е плоска. Инфлационно разрастване го прави равен в целия наблюдаваната зона (което означава, разбира се, в голям мащаб, в която кривината на пространство звезди и галактики не е от съществено значение), както и увеличаване на радиуса на кръга коригира последния, и с безкраен радиус на окръжността изглежда като права линия.
Доктор на физическите и математическите науки, водещ научен работник на специалния Astrophysical обсерватория на Руската академия на науките, Nizhnii Arkhyz на
Свързани статии