Misteri Perluasan Alam Semesta

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Lebih kurang seratus tahun yang lalu, tiada seorang pun di planet kita tahu bahawa Alam Semesta sedang berkembang. Tetapi di sebalik semua masalah dan kemalangan yang dibawa oleh abad kedua puluh kepada manusia, abad inilah yang ditandai dengan kemajuan saintifik dan teknologi. Dalam tempoh masa yang sangat singkat, kami telah mempelajari lebih banyak tentang dunia dan Alam Semesta berbanding sebelum ini.

Idea bahawa alam semesta kita telah berkembang sejak 13, 8 bilion tahun yang lalu, pertama kali dicadangkan oleh ahli fizik Belgium Georges Lemaitre pada tahun 1927. Dua tahun kemudian, ahli astronomi Amerika Edwin Hubble dapat mengesahkan hipotesis ini. Dia mendapati bahawa setiap galaksi bergerak menjauhi kita dan semakin jauh, semakin cepat ia berlaku. Hari ini, terdapat banyak cara saintis dapat memahami betapa cepatnya alam semesta kita berkembang dari segi saiz. Berikut adalah nombor yang penyelidik perolehi dalam proses pengukuran, setiap kali ia ternyata berbeza. Tapi kenapa?

Misteri terbesar alam semesta

Seperti yang kita ketahui hari ini, terdapat hubungan rapat antara jarak ke galaksi dan seberapa cepat ia surut. Jadi, katakan, sebuah galaksi pada jarak 1 megaparsec dari planet kita (satu megaparsec adalah lebih kurang sama dengan 3.3 juta tahun cahaya) sedang bergerak menjauh pada kelajuan 70 kilometer sesaat. Dan galaksi yang jauh sedikit, pada jarak dua megaparsec, bergerak dua kali lebih pantas (140 km/s).

Menarik juga bahawa hari ini terdapat dua pendekatan utama untuk menentukan usia Alam Semesta, atau, secara saintifik, Pemalar Hubble. Perbezaan antara kedua-dua kumpulan ialah satu set kaedah melihat objek yang agak dekat di alam semesta, manakala satu lagi melihat objek yang sangat jauh. Walau bagaimanapun, tidak kira apa kaedah yang digunakan saintis, hasilnya berbeza setiap kali. Ternyata sama ada kita melakukan sesuatu yang salah, atau di suatu tempat yang jauh di Alam Semesta, sesuatu yang sama sekali tidak diketahui sedang berlaku.

Dalam kajian yang diterbitkan baru-baru ini di pelayan pracetak airxiv.org, ahli astronomi yang mengkaji galaksi berdekatan menggunakan kaedah pintar untuk mengukur pengembangan alam semesta yang dipanggil turun naik kecerahan permukaan. Ia adalah nama yang mewah, tetapi ia termasuk idea yang sebenarnya intuitif.

Bayangkan anda sedang berdiri di pinggir hutan, betul-betul di hadapan pokok. Kerana anda sangat dekat, anda hanya melihat satu pokok di medan penglihatan anda. Tetapi jika anda berundur sedikit, anda akan melihat lebih banyak pokok. Dan semakin jauh anda pergi, lebih banyak pokok akan muncul di hadapan mata anda. Perkara yang sama berlaku dengan galaksi yang diperhatikan oleh saintis dengan teleskop, tetapi lebih rumit.

Bagaimanakah anda mengetahui kadar pengembangan Alam Semesta?

Untuk mendapatkan statistik yang baik, ahli astronomi memerhati galaksi yang agak dekat dengan Bumi, kira-kira 300 juta tahun cahaya atau lebih dekat. Walau bagaimanapun, apabila memerhati galaksi, adalah perlu untuk mengambil kira habuk, galaksi latar belakang dan gugusan bintang yang boleh dilihat dalam imej yang diambil dengan teleskop.

Alam semesta, bagaimanapun, licik. Sejak tahun 1990-an, ahli astronomi telah melihat bahawa bintang meletup yang sangat jauh sentiasa berada lebih jauh daripada ukuran mudah yang ditunjukkan. Ini menyebabkan mereka percaya bahawa alam semesta kini berkembang lebih cepat daripada sebelumnya, yang seterusnya membawa kepada penemuan tenaga gelap - kuasa misteri yang mempercepatkan pengembangan sejagat.

Seperti yang ditulis oleh pengarang karya saintifik, apabila kita melihat objek yang sangat jauh, kita melihatnya seperti pada masa lalu, ketika alam semesta masih muda. Jika kadar pengembangan Alam Semesta pada masa itu berbeza (katakan, 12-13.8 bilion tahun yang lalu) daripada sekarang (kurang daripada satu bilion tahun yang lalu), kita boleh mendapatkan dua nilai berbeza untuk Pemalar Hubble. Atau mungkin bahagian alam semesta yang berbeza berkembang pada kadar yang berbeza?

Tetapi jika kadar pengembangan telah berubah, maka usia alam semesta kita sama sekali tidak seperti yang kita fikirkan (saintis menggunakan kadar pengembangan alam semesta untuk mengesan usianya). Ini, seterusnya, bermakna alam semesta mempunyai saiz yang berbeza, yang bermaksud masa yang diperlukan untuk sesuatu berlaku juga akan berbeza.

Jika anda mengikuti rantaian penaakulan ini, maka pada akhirnya ternyata proses fizikal yang berlaku di Alam Semesta awal berlaku pada masa yang berbeza. Ada kemungkinan juga proses lain terlibat yang mempengaruhi kadar pengembangan. Secara umum, terdapat beberapa jenis kekacauan. "Dari mana ia mengikuti bahawa sama ada kita tidak cukup memahami bagaimana alam semesta berkelakuan, atau kita mengukurnya secara salah, " penulis nota kajian.

Walau apa pun, Hubble Constant merupakan topik yang hangat diperkatakan dalam komuniti astronomi. Kajian baru itu, bagaimanapun, telah menambah lebih banyak soalan, jadi perjuangan menentang ketidakpastian akan menjadi panjang. Suatu hari nanti, sudah tentu pemahaman kita tentang kosmos akan berubah. Tetapi apabila itu berlaku, ahli kosmologi perlu mencari sesuatu yang lain untuk dipertikaikan. Apa yang mereka pasti akan lakukan.