![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
atandakil_gunzeМы помним, что вся Вселенная практически равномерно заполнена электромагнитным излучением - реликтовым фоновым излучением, образовавшимся, когда ей было всего лишь триста восемьдесят тысяч лет https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/8271.html.
Плотность реликтового излучения - около пятисот фотонов на кубический сантиметр (соответственно, общее количество во Вселенной на девять порядков больше, чем количество барионов - это очень важно, поскольку показывает ту самую степень нарушения комбинированной четности, которую я не раз упоминал и которая является одним из ключевых параметров многих физических теорий, объясняющих происхождение нашей Вселенной), температура его - 2,725 градусов Кельвина, длина волны, соответственно - 1,9 миллиметра. Наша Галактика и вся Местная группа галактик движутся относительно этого излучения (пекулярная скорость). О пекулярных скоростях - https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/227808.html.
Еще мы знаем, что оно чрезвычайно изотропно (с точностью выше 0,01%), а отклонения от изотропности (более "горячие" и "холодные" участки) преимущественно свидетельствуют о первичных неоднородностях вещества, возникших в момент Большого взрыва.
Но неоднородности реликтового фона говорят не только об этом.
Представим себе фотон реликтового излучения, летящий во Вселенной. Вообразим, что по пути ему встречается большая масса. Например, скопление галактик. Эта масса притягивает фотон - и он немного ускоряется, а поскольку фотон и так летит со скоростью света, его "ускорение" означает повышение энергии, то есть, частоты (и температуры) с уменьшением длины волны. Потом он пролетает через эту массу - и теперь она его тормозит, и фотон, соответственно, "замедляется" (его энергия и частота падают, длина волны - растет). Если бы Вселенная была стационарной, то фотон улетел бы от скопления, восстановив ту же изначальную энергию, с которой к нему прилетал. Если бы Вселенная расширялась равномерно с постоянной скоростью, то фотон, подлетая к массе, быстро набрал бы энергию, а потом, пролетев мимо нее, из-за увеличения количества пространства, терял бы ее не так быстро, но зато более длительное время, так что в результате опять же, он восстановил бы свою первоначальную энергию. Но если Вселенная расширяется ускоренно, то окажется, что за то время, которое потребовалось фотону, чтобы пролететь мимо скопления, пространство на его пути увеличивалось быстрее, чем за то время, пока он к скоплению подлетал; притяжение ослабло, и на улетающий фотон в результате действовала меньшая гравитационная сила, чем на прилетающий. То есть, масса, мимо которой фотон пролетел, немного поделилась с ним энергией.
Получается нетривиальный результат, именуемый эффектом Сакса-Вольфа - в ускоренно расширяющейся Вселенной фотон, пролетевший мимо большой массы, приобретет большую энергию, чем фотон, летевший по пустому пространству. Вернее, потеряет меньшую.
Таким образом, в ускоренно расширяющейся Вселенной более "горячие" области реликтового излучения должны указывать не только на области, которые во время отделения вещества от излучения и образования реликтового фона (через 380000 лет после Большого взрыва) были более плотными и горячими, но и на области, которые за время странствий фотонов реликтового излучения по дороге к нам были более плотно заполнены веществом. Проверка неоднородностей реликтового фона показывает, что, действительно, они во многом соответствуют крупномасштабной структуре Вселенной: фотоны, проходившие через пустые участки пространства - войды, - оказываются более холодными, чем фотоны, проходившие через области сверхскоплений галактик. Значит появляется еще один механизм изучения крупномасштабной структуры Вселенной.
При этом следует обратить внимание на интересное обстоятельство - полученное экспериментальное подтверждение эффекта Сакса-Вольфа неопровержимо и однозначно доказывает факт ускоренного расширения Вселенной.
Правда, при практическом применении эффекта Сакса-Вольфа возникает одна проблема. Одно из следствий эффекта - то, что по результатам наблюдений реликтового фона отделить влияние первичных неоднородностей вещества во Вселенной (изучение которых позволяет очень многое узнать о реальном характере образования нашего мира и его самой-самой ранней истории, первых тысячелетиях, секундах и мгновениях) от воздействия существующих крупномасштабных неоднородностей распределения материи оказывается весьма сложно. Например, трудно понять, является ли видное холодное "пятно" реликтового излучения остатком области пониженной плотности древнейших времен, которую мы видим в том состоянии, какой она была 13,75 миллиарда лет назад, через 380 тысяч лет после Большого Взрыва, или следом супервойда - огромной пустой области во Вселенной, удаленной от наc на миллиарды световых лет и имеющей диаметр в сотни миллионов световых лет. Поэтому применение эффекта требует всегда дополнительного анализа.
А теперь задумаемся еще над одной проблемой. Расширение Вселенной начало ускоряться только пять миллиардов лет назад https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/8538.html. До этого Вселенная расширялась с замедлением. А это означает, что если, скажем, шесть миллиардов лет назад фотон, к примеру, реликтового фона пролетал мимо какого-нибудь гиперскопления размером в два миллиарда световых лет (условным размером, разумеется), то в течение миллиарда лет он по сравнению со своим коллегой, летевшим по пустому пространству, терял энергию быстрее, а затем в течение следующего миллиарда световых лет - медленнее. В результате оба (прямой и инверсный) эффекта скомпенсируются, и мы из наблюдений реликтового фона вообще не сможем увидеть наличия крупных масс, находящихся на красном смещении около z=0,5, то есть, на расстояниях по времени распространения https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/7900.html около пяти миллиардов световых лет.
И это тоже требует дополнительного анализа.
Ну, а что до практического применения - то проведенные в последние годы исследования подтвердили наличие эффекта Сакса-Вольфа для 87 известных войдов, расположенных на красных смещениях от 0,2 до 0,9 (расстояния от 2,5 до 7 миллиардов световых лет по времени распространения) на площади 5000 квадратных градусов. Причем снижение энергии фотонов по сравнению с фоном полностью соответствует теоретическому расчету.
Так что да, Вселенная действительно расширяется с ускорением.
Плотность реликтового излучения - около пятисот фотонов на кубический сантиметр (соответственно, общее количество во Вселенной на девять порядков больше, чем количество барионов - это очень важно, поскольку показывает ту самую степень нарушения комбинированной четности, которую я не раз упоминал и которая является одним из ключевых параметров многих физических теорий, объясняющих происхождение нашей Вселенной), температура его - 2,725 градусов Кельвина, длина волны, соответственно - 1,9 миллиметра. Наша Галактика и вся Местная группа галактик движутся относительно этого излучения (пекулярная скорость). О пекулярных скоростях - https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/227808.html.
Еще мы знаем, что оно чрезвычайно изотропно (с точностью выше 0,01%), а отклонения от изотропности (более "горячие" и "холодные" участки) преимущественно свидетельствуют о первичных неоднородностях вещества, возникших в момент Большого взрыва.
Но неоднородности реликтового фона говорят не только об этом.
Представим себе фотон реликтового излучения, летящий во Вселенной. Вообразим, что по пути ему встречается большая масса. Например, скопление галактик. Эта масса притягивает фотон - и он немного ускоряется, а поскольку фотон и так летит со скоростью света, его "ускорение" означает повышение энергии, то есть, частоты (и температуры) с уменьшением длины волны. Потом он пролетает через эту массу - и теперь она его тормозит, и фотон, соответственно, "замедляется" (его энергия и частота падают, длина волны - растет). Если бы Вселенная была стационарной, то фотон улетел бы от скопления, восстановив ту же изначальную энергию, с которой к нему прилетал. Если бы Вселенная расширялась равномерно с постоянной скоростью, то фотон, подлетая к массе, быстро набрал бы энергию, а потом, пролетев мимо нее, из-за увеличения количества пространства, терял бы ее не так быстро, но зато более длительное время, так что в результате опять же, он восстановил бы свою первоначальную энергию. Но если Вселенная расширяется ускоренно, то окажется, что за то время, которое потребовалось фотону, чтобы пролететь мимо скопления, пространство на его пути увеличивалось быстрее, чем за то время, пока он к скоплению подлетал; притяжение ослабло, и на улетающий фотон в результате действовала меньшая гравитационная сила, чем на прилетающий. То есть, масса, мимо которой фотон пролетел, немного поделилась с ним энергией.
Получается нетривиальный результат, именуемый эффектом Сакса-Вольфа - в ускоренно расширяющейся Вселенной фотон, пролетевший мимо большой массы, приобретет большую энергию, чем фотон, летевший по пустому пространству. Вернее, потеряет меньшую.
Таким образом, в ускоренно расширяющейся Вселенной более "горячие" области реликтового излучения должны указывать не только на области, которые во время отделения вещества от излучения и образования реликтового фона (через 380000 лет после Большого взрыва) были более плотными и горячими, но и на области, которые за время странствий фотонов реликтового излучения по дороге к нам были более плотно заполнены веществом. Проверка неоднородностей реликтового фона показывает, что, действительно, они во многом соответствуют крупномасштабной структуре Вселенной: фотоны, проходившие через пустые участки пространства - войды, - оказываются более холодными, чем фотоны, проходившие через области сверхскоплений галактик. Значит появляется еще один механизм изучения крупномасштабной структуры Вселенной.
При этом следует обратить внимание на интересное обстоятельство - полученное экспериментальное подтверждение эффекта Сакса-Вольфа неопровержимо и однозначно доказывает факт ускоренного расширения Вселенной.
Правда, при практическом применении эффекта Сакса-Вольфа возникает одна проблема. Одно из следствий эффекта - то, что по результатам наблюдений реликтового фона отделить влияние первичных неоднородностей вещества во Вселенной (изучение которых позволяет очень многое узнать о реальном характере образования нашего мира и его самой-самой ранней истории, первых тысячелетиях, секундах и мгновениях) от воздействия существующих крупномасштабных неоднородностей распределения материи оказывается весьма сложно. Например, трудно понять, является ли видное холодное "пятно" реликтового излучения остатком области пониженной плотности древнейших времен, которую мы видим в том состоянии, какой она была 13,75 миллиарда лет назад, через 380 тысяч лет после Большого Взрыва, или следом супервойда - огромной пустой области во Вселенной, удаленной от наc на миллиарды световых лет и имеющей диаметр в сотни миллионов световых лет. Поэтому применение эффекта требует всегда дополнительного анализа.
А теперь задумаемся еще над одной проблемой. Расширение Вселенной начало ускоряться только пять миллиардов лет назад https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/8538.html. До этого Вселенная расширялась с замедлением. А это означает, что если, скажем, шесть миллиардов лет назад фотон, к примеру, реликтового фона пролетал мимо какого-нибудь гиперскопления размером в два миллиарда световых лет (условным размером, разумеется), то в течение миллиарда лет он по сравнению со своим коллегой, летевшим по пустому пространству, терял энергию быстрее, а затем в течение следующего миллиарда световых лет - медленнее. В результате оба (прямой и инверсный) эффекта скомпенсируются, и мы из наблюдений реликтового фона вообще не сможем увидеть наличия крупных масс, находящихся на красном смещении около z=0,5, то есть, на расстояниях по времени распространения https://atandakil-gunze.dreamwidth.org/7900.html около пяти миллиардов световых лет.
И это тоже требует дополнительного анализа.
Ну, а что до практического применения - то проведенные в последние годы исследования подтвердили наличие эффекта Сакса-Вольфа для 87 известных войдов, расположенных на красных смещениях от 0,2 до 0,9 (расстояния от 2,5 до 7 миллиардов световых лет по времени распространения) на площади 5000 квадратных градусов. Причем снижение энергии фотонов по сравнению с фоном полностью соответствует теоретическому расчету.
Так что да, Вселенная действительно расширяется с ускорением.
(no subject)
Date: 2021-02-08 09:08 am (UTC)(no subject)
Date: 2021-02-08 09:12 am (UTC)Нужно просто исправить нелепую опечатку. На кубический сантиметр.
Спасибо!
(no subject)
Date: 2021-02-08 03:53 pm (UTC)Так вот как войды детектируются?
(no subject)
Date: 2021-02-08 04:12 pm (UTC)Надежно картировать по эффекту Сакса-Вольфа все равно можно только на дистанциях, соответствующих стадии ускоренного расширения, менее шести миллиардов световых лет по времени распространения. И разоешающую способность бы повысить.