Открытая группа
3213 участников
Администратор Малгус
Администратор Olmins

Активные участники:


←  Предыдущая тема Все темы Следующая тема →

Скорость расширения Вселенной придется пересмотреть. В расчеты закралась ошибка

За открытие ускоренного расширения Вселенной Адам Рисс, Сол Перлмуттер и Брайан Шмидт в 2011 году были удостоены Нобелевской премии по физике.

 

  

Анализируя химический состав 42 звезд, проживающих в Млечном Пути и в соседних с ним галактиках, астрономы смогли проследить, как изменялось обилие марганца и железа в космосе за 13 миллиардов лет. Их количество, согласно наблюдениям, имеет тенденцию к неуклонному росту, но, что более важно, взаимное соотношение дуэта оставалось практически неизменным на протяжении всей истории Вселенной.

Эти результаты противоречат давней идеи о том, что прародителями сверхновых типа Ia в основном являются двойные системы, состоящие из белого карлика и «обычной» звезды. А это, в свою очередь, оказывает огромное влияние на результат расчета скорости расширения Вселенной, основанный на наблюдении данных «стандартных свечей», и указывает на необходимость его пересмотра.

История тяжелых элементов

С точки зрения химии, Вселенная возникла очень примитивной, и вскоре после Большого взрыва была заполнена лишь водородом и гелием. Основная часть более тяжелых элементов, наблюдаемых сегодня, синтезировалась в недрах звезд последние 13,5 миллиарда лет.

Однако металлы, такие как марганец и железо, образуются только в результате мощнейших взрывов сверхновых, знаменующих конец жизни массивных светил.

  Трехмерная модель остатка сверхновой SN 1987. Credit: ESO  

«Сверхновые рассеивают материю взрывающейся звезды, обогащая окружающее пространство тяжелыми элементами. А, учитывая, что звезды последующих поколений формируются из остатков предыдущих, они будут включать эти более тяжелые элементы, чьи следы можно отследить в их атмосфере. Кстати, тяжелые элементы в закрученном газовом диске вокруг новорожденной звезды являются химической основой для образования планет и, в случае с нашей Солнечной системой, в конечном счете для появления жизни на одной из них. Без этих элементов не было бы ни нас, ни Земли», – рассказывают авторы исследования, представленного в журнале Astronomy & Astrophysics.

Из-за такого рода кумулятивной химической истории, обилие элементов в атмосфере звезды является прямым показателем ее возраста.

Сверхновые с фундаментальным пределом

Для формирования марганца требуется впечатляюще высокая энергия, высвобождаемая при взрывах погибающих звезд, при этом различные типы сверхновых создают железо и марганец в разных соотношениях.

Наиболее интересный прародитель сверхновой в контексте данной работы – система из белого карлика и обычной звезды. Под действием гравитации остаток солнцеподобного светила вытягивает водород из соседки, накапливая его на своей поверхности и, как только белый карлик достигнет предельной массы, известной как «предел Чандрасекара», он станет нестабильным и произойдет термоядерный взрыв сверхновой типа Ia.

  Система-предшественник вспышки сверхновой типа Ia в представлении художника. Credit: NASA/CXC/M.Weiss  

«Предельная масса вытекает из фундаментальных принципов физики. Учитывая это, в таком сценарии общая масса взрывающейся звезды, а, следовательно, и общая яркость взрыва, всегда примерно одинаковы», – отмечают авторы исследования.

Считалось, что сверхновые типа Ia являются хорошим инструментом для астрономов, прослеживающих расширение нашего космоса: наблюдая такой взрыв, они могут точно сказать, насколько фактически яркий источник, и, сравнив его «собственную» яркость с наблюдаемой здесь на Земле, рассчитать расстояние до события.

Затем, измерив красное смещение до галактики, в которой произошел взрыв (то есть как быстро она удаляется от нас), космологи могут вывести отношение красного смещения к расстоянию, говорящее о том, расширяется или сжимается наша Вселенная (сегодня считается, что верно первое утверждение).

  Художественное представление будущего комического аппарата ESA «Euclid», целью которого станет изучение темной энергии и темной материи, а также более точное определение скорости расширения Вселенной. Credit: ESA  

За открытие ускоренного расширения Вселенной Адам Рисс, Сол Перлмуттер и Брайан Шмидт в 2011 году были удостоены Нобелевской премии по физике. А объясняется этот процесс сегодня тем, что космос заполнен необычным ингредиентом, называемым «темной энергией».

Другой взгляд на сверхновые типа Ia

Однако, эту увлекательную историю об ускоренном расширении Вселенной, возможно, придется переписать.

В рамках предыдущих, менее точных измерений обилия марганца, астрономы пришли к выводу, что прародителями значительной части сверхновых типа Ia являются системы из белого карлика, поглощающего водород с компаньона. Однако, чтобы объяснить, почему соотношение марганца и железа постоянно на протяжении всей истории Вселенной, все должно быть по-другому.

«Существует несколько других процессов, приводящих к вспышке сверхновой типа Ia. Для наблюдателей, измеряющих кривую света взрыва, эти сценарии неотличимы», – добавляют авторы исследования.

В первом случае звезда накапливает материю со спутника, что приводит к ядерной нестабильности во внешней гелиевой оболочке, вызывающей смещение центра взрыва и фронта детонации. Этот горящий фронт распространяется в ядро звезды со сверхзвуковой скоростью, вызывая еще одну детонацию в углерод-кислородном ядре белого карлика. Такой сценарий известен как двойная детонация сверхновой типа Ia.

  Белый карлик перетягивает материю с компаньона. Credit: ESA and Justyn R. Maund (University of Cambridge)  

Во втором случае главными героями являются два белых карлика, вращающихся плотно друг к другу. К тому времени, когда звезды становятся настолько близки, что, по сути, их внешний газ закручивается вокруг них как общая оболочка, гравитационные волны, испускаемые вращающейся двойной системой, все больше и больше их сближают. В результате слияния двух белых карликов происходит термоядерный взрыв.

И последнее, но не менее важное: дуэты из белых карликов также могут испытывать двойную детонацию.

  Художественное представление двух белых карликов в процессе слияния. Credit: University of Warwick/Mark Garlick  

Во всех этих альтернативных сценариях яркость взрыва не является физической постоянной. Вспышки с двойной детонацией не требуют, чтобы звезда достигла предела массы Чандрасекара: фактически, они взрываются при более низких массах и поэтому называются суб-чандрасекарскими взрывами. При слиянии же совокупный взрывающийся объект может быть меньше или больше по массе, чем предел Чандрасекара.

«Это плохая новость для космологов, которые полагаются на сверхновые Ia как на «стандартные свечи», где такие взрывы должны иметь равномерную, хорошо определенную собственную яркость. Что еще хуже, чтобы объяснить наблюдаемое постоянное соотношение марганца к железу, три четверти всех взрывов сверхновых типа Ia в нашей Галактике должны происходить в компактных бинарных системах белых карликов или из-за двойных детонаций. Нестандартные сверхновые типа Ia являются правилом, а не исключением», – утверждают авторы исследования.

Что дальше?

Нет никаких сомнений в том, что эти данные о сверхновых типа Ia для Млечного Пути и его окружения будут перепроверены неоднократно. Но даже сейчас уже есть первые подтверждения: группа астрономов из Калифорнийского технологического института (США) получила аналогичные результаты для ряда карликовых галактик.

Следующий выпуск данных спутника Европейского космического агентства «Gaia», намеченный на 2021 год, даст дополнительную информацию о распространенности двойных белых карликов. Затем космический детектор гравитационных волн LISA, запуск которого в настоящее время запланирован на 2034 год, сможет обнаруживать гравитационные волны от слияния белых карликов, что позволит непосредственно проверить предсказания данной работы.

  Космический телескоп «Gaia». Credit: ESA  

«Тем временем космологи будут заняты проверкой того, какие последствия новый тип сверхновых может иметь для их выводов о Вселенной в целом. В одном отношении ожидаемые поправки можно даже приветствовать: в настоящее время существует расхождение между постоянной Хаббла, измеренной с помощью сверхновых типа Ia, и постоянной Хаббла, измеренной с помощью космического микроволнового фона. Новые результаты могут помочь нам сделать текущие космологические модели и наблюдения более согласованными. В целом, это впечатляющая демонстрация тесной связи астрономических исследований», – заключили авторы исследования.

 

  Источник

Это интересно
+4

25.03.2020
Пожаловаться Просмотров: 550  
←  Предыдущая тема Все темы Следующая тема →


Комментарии 3

Для того чтобы писать комментарии, необходимо

В теме рассмотрены фундаментальные вопросы космогонии  звезд. Астрономами сделаны уточнения в определения согласно последних наблюдений свеотил скорости расшитения Вселенной.

 

 

Тема модерирована. Печатать! В.Смирнов

ТЕМА МОДЕРИРОВАНА  ПЕЧАТВТЬ

Вселенная вообще не расширяется. Расширение Вселенной основано на величайшем заблуждении в истории науки. Красное смещение для галактик было обнаружено американским астрономом Весто Слайфером в 1912—1914 годах, а в 1929 году Эдвин Хаббл открыл, что красное смещение для далёких галактик больше, чем для близких, и возрастает приблизительно пропорционально расстоянию ( закон Хаббла). Предлагались различные объяснения наблюдаемого смещения спектральных линий, например, гипотеза утомлённого света, но, в конечном итоге, связали с эффектом  расширения межгалактического пространства по ОТО. Данное объяснение этого явления является общепринятым. Оно основано на смещении фраугоферовой линии поглощения водорода на видимом спектре излучения далёких галактик. На сплошной спектр  видимого излучения далёких галактик накладываются фраунгоферовы линии поглощения определённой частоты водородом-средой распространения. Эти линии смещаются в длинноволновую сторону, что говорит об изменении свойств среды распространения, а не свойств самого излучения (изменении длины волны) и связаны эти изменения, прежде всего с температурой. А это, в свою очередь говорит о том, что Вселенная в своём эволюционном развитии нагревается.

  Учёные совершенно не учитывают то, что водород, в зависимости от температуры излучает волны разной длины. Соответственно, в зависимости от температуры, он поглощает волны разной длины. Значит, водород может излучать (и поглощать) волны всех длин спектра от радио до гамма в зависимости от температуры. Поэтому космологическое красное смещение обусловлено температурой во Вселенной, чем дальше, тем температура среды распространения волн, а среда-это водород, была ниже.

  Вывод. О чём говорят фраунгоферовы линии на непрерывном спектре видимого излучения далёких галактик? Непрерывный спектр видимого излучения без фраунгоферовых линий говорит о том, что в спектре есть волны всех длин (частот) присущих видимому спектру. Наличие фраунгоферовых линий говорит о том, что в спектре отсутствуют волны определённой длины (частоты). Самый распространённый элемент в космосе водород. Он окружает звёзды и далёкие галактики. Водород и поглощает кванты, несущие волны этих длин видимого спектра. С этим, скажем так, дефектом излучение видимого спектра и доходит до наблюдателя. Отсутствующие в спектре волны не могут ни удлинить свою длину, ни укоротить. Их просто нет в наличии, тем самым удлиняться нечему. Их отсутствие обусловлено поглощением их водородом  в зависимости от температуры водорода. Изначально в спектре отсутствуют волны определённой длины, и длина их измениться не может. Вселенная не расширяется, Вселенная нагревается.

Нет никакого разбегания. Есть температурные изменения среды распространения излучения. Чем ниже температура водорода в окружении галактик, тем более длинноволновая часть видимого спектра излучения галактик поглощается. Данное предположение можно доказать экспериментом. Один из вариантов такого эксперимента постепенный нагрев железного стержня (или вольфрамового) в герметичной камере в среде водорода. Железо, да и вольфрам, начиная с определённой температуры, излучает непрерывный спектр видимого излучения. Нагревать можно током. Спектр регистрировать спектрометром.