Інфляційна модель Всесвіту

1. Загальні відомості
2. Проблема великомасштабної однорідності і ізотропності Всесвіту
3. Матеріали по темі
4. Проблема плоскою Всесвіту
5. Проблема великомасштабної структури Всесвіту
6. Матеріали по темі
7. Критика інфляційної теорії
8. Експериментальні підтвердження інфляційної моделі Всесвіту

Інфляційна модель Всесвіту - наукова космологічна теорія про закон і стані розширення Всесвіту на ранньому етапі Великого вибуху. На відміну від стандартної моделі гарячого Всесвіту, дана теорія припускає прискорений період розширення Всесвіту на ранньому етапі при температурі вище 1028 кельвінів.

Загальні відомості

еволюція Всесвіту

Інфляційна модель Всесвіту була розроблена відносно недавно. Ще в 30-х роках 20 століття вчені знали, що наш Всесвіт невпинно розширюється. Важливу роль в цьому зіграло відкриття закону Хаббла , Який вказував на даний факт. Вчені зрозуміли, що процесу розширення Всесвіту передувало свій початок. З цієї причини вони вирішили, застосовуючи фізико-математичні закони, теоретично відтворити процес формування Всесвіту і зрозуміти, що саме послужило поштовхом до її розширення.

Створюючи теорію формування Всесвіту, вчені зіткнулися з рядом питанням, наприклад: чому у Всесвіті так мало антиречовини, якщо вона має складатися з речовиною в приблизно рівних пропорціях; як вийшло, що температура всіх областей Всесвіту приблизно однакова, якщо окремі її частини ніяк не могли контактувати один з одним; чому Всесвіт має саме такою масою і енергією, яка здатна уповільнити Хаббловском розширення і багато іншого. Займаючись пошуком відповідей на ці питання, вчені вивели стандартну модель гарячого Всесвіту, в якій мовиться, що на самому початку свого зародження Всесвіт була дуже щільною і гарячої, і в ній існувало єдине поле взаємодії між усіма частинками. Згодом, коли Всесвіт розширилася і охолола, це поле розпалося на електромагнітне, гравітаційне, сильне і слабке взаємодія, яке дозволили часткам, з яких складалася первісна Всесвіт, об'єднуватися в атоми і інші складні структури.

майбутнє Всесвіту

У 1981 році американський вчений Алан Гут зрозумів, що виділення сильних взаємодій з єдиного поля, а також фазовий перехід первісної речовини Всесвіту з одного стану в інший стався приблизно через 10-35 секунд після народження Всесвіту. Цей період можна умовно назвати «первісної кристалізацією Всесвіту» або «екстреним розширенням Всесвіту». У чомусь цей процес нагадує процедуру замерзання води і перетворення її в лід. Всім відомо, що вода при замерзанні розширюється. Алану Гут припустив, що на самому початковому етапі формування Всесвіту відбулося її стрибкоподібне розширення, завдяки якому Всесвіт за крихітні частки секунди розширилася в 50 разів. Свою теорію вчений назвав інфляційної моделлю Всесвіту (інфляція від англ. Inflate - роздмухувати, накачувати). За допомогою цієї моделі можна пояснити, чому Всесвіт володіє такою масою і енергією, яка дозволяє сповільнити Хаббловском розширення, а також, чому температура всіх областей нашого Всесвіту приблизно однакова.

Проблема великомасштабної однорідності і ізотропності Всесвіту

Розподіл енергії у Всесвіті

Хаббловском відстань збігається з розмірами спостерігається нами Всесвіту. Це говорить нам про те, що через кінцівки віку нашого Всесвіту і швидкості світла можна спостерігати зараз тільки ті області Всесвіту, які знаходяться на рівному або меншому відстані горизонту спостережень.

В Планка епоху великого вибуху (Найраніша стадія розвитку Всесвіту) в спостережуваному Всесвіті перебувало близько 1090 областей, взаємодія і причинний зв'язок між якими була відсутня. Схожість початкових умов в такій величезній кількості областей вважалася малоймовірною. Навіть в більш пізні періоди Великого вибуху проблема схожості початкових умов в незв'язаних причинно областях залишається.

Матеріали по темі

Наприклад, в епоху рекомбінації приходять до нас з близьких напрямків фотони реліктового випромінювання повинні були сприяти з областями первинної плазми, між якими за весь час їх існування не встигла встановитися причинний зв'язок. Іншими словами, можна було розраховувати на значну анизотропность реліктового випромінювання, але спостереження показують, що воно изотропно, причому в досить високого ступеня.

Проблема плоскою Всесвіту

Згідно з останніми науковими даними площину Всесвіту дуже близька до критичної площині, при якій кривизна простору дорівнює нулю. Відповідно до наукової гіпотези, відхилення щільності Всесвіту від критичної щільності має збільшуватися в процесі плину часу. Для пояснення просторової кривизни Всесвіту в рамках стандартної моделі , Необхідно прийняти відхилення її щільності в Планка епоху.

Говорячи максимально простою мовою, стандартна модель гарячого Всесвіту не здатна пояснити площину Всесвіту, в той час, як інфляційна модель Всесвіту дозволяє це зробити. Її постулати свідчать, що неважно наскільки сильно було викривлено простір нашого Всесвіту в мить її інфляційного розширення - по закінченню цього розширення її простір виявилося майже повністю прямим. Кривизна простору, відповідно до загальної теорії відносності, залежить від кількості енергії і матерії, які в ньому знаходяться. З цієї причини в нашій Всесвіту знаходиться досить матерії, щоб врівноважити Хаббловском розширення.

Проблема великомасштабної структури Всесвіту

Великомасштабна структура Всесвіту

Ієрархічна модель великомасштабного розподілу матерії у Всесвіті є наступною вертикаль: надскупчення галактик - скупчення галактик - галактики.

Матеріали по темі

Для утворення такої чіткої ієрархічної структури з малих флуктуацій щільності, потрібна певна форма спектра і амплітуда первинних збурень. Всі ці параметри доводиться приймати в рамках стандартної моделі.

Критика інфляційної теорії

Головним критиком інфляційної моделі Всесвіту виступає англійський астрофізик, сер Роджер Пенроуз. Він стверджує, що хоча інфляційна модель Всесвіту є досить успішною і цікавою теорією, однак у неї є деякі недоліки. Наприклад, дана теорія не пропонує ніяких вагомих фундаментальних обґрунтувань того, що на доінфляціонной стадії обурення щільності повинні бути настільки малими, щоб після інфляції виникла спостережувана ступінь однорідності Всесвіту.

Ще одне слабке місце інфляційної теорії, за словами вченого, це її пояснення просторової кривизни. Відповідно до наукової гіпотези, під час інфляції просторова кривизна сильно зменшується, проте в той же час ніщо не заважало просторової кривизни мати настільки велике значення, щоб проявляти себе і на сучасному етапі розвитку Всесвіту.

Експериментальні підтвердження інфляційної моделі Всесвіту

Карта реліктового випромінювання

Не так давно, в 2014 році був проведений експеримент, за результатами якого вченим вдалося отримати непрямі підтвердження інфляційної моделі Всесвіту. Цим підтвердженням зокрема послужила поляризація реліктового випромінювання. Вчені порахували, що вона могла бути викликана первинними гравітаційними коливаннями.

Однак в більш пізньому опублікованому результаті схожого експерименту від 19 вересня 2014 року, який був проведений колективом інших астрономів за допомогою космічної обсерваторії-супутника «Планк» показав, що результат вищеназваного експерименту можна віднести до впливу не первинних гравітаційних коливань, а міжгалактичної пилу. Таким чином, вченим ще належить довести на досвіді інфляційну модель Всесвіту.

comments powered by HyperComments

Сподобалася запис? Розкажи про неї друзям!

Переглядів запису: 9189