Mūsų visata yra be galo plati, dažniausiai paslaptinga ir paprastai paini. Mus supa painūs klausimai tiek didelėmis, tiek mažomis svarstyklėmis. Be abejo, turime keletą atsakymų, pavyzdžiui, kaip standartinis dalelių fizikos modelis, kuris mums (bent jau fizikams) padeda suprasti pagrindines subatomines sąveikas, ir Didžiojo sprogimo teorija apie tai, kaip atsirado visata, kuri per visą praeitį sujungia kosminę istoriją. 13,8 milijardo metų.
Nepaisant šių modelių sėkmės, mes vis dar turime daug nuveikti. Pvz., Kas pasaulyje yra tamsi energija, pavadinimą, kurį suteikiame stebimos pagreitėjusios Visatos plėtimosi jėgai? O kas yra priešinga skalės pabaiga, kas tiksliai yra neutrinai, tos vaiduokliškos mažos dalelės, kurios zip ir priartėja per kosmosą, sunkiai su niekuo bendraudamos?
Iš pirmo žvilgsnio šie du klausimai atrodo taip radikaliai skirtingi masto ir pobūdžio atžvilgiu, ir gerai, kad viskas, ką mes galime manyti, kad turime į juos atsakyti.
Bet gali būti, kad vienas eksperimentas gali atskleisti atsakymus abiem. Europos kosmoso agentūros teleskopas yra skirtas tamsiosios visatos žemėlapiui pažymėti, žiūrint į laiką, maždaug 10 milijardų metų, kai, kaip manoma, tamsioji energija siautė. Susinervinkime.
Eik didelis ir eik namo
Norėdami kasti, turime ieškoti. Kelias aukštyn. Svarstyklėse, kur kas didesnės nei galaktikos (čia kalbame apie milijardus šviesmečių, žmonių), kur mūsų visata primena didžiulį, žėrinčią vorų tinklą. Išskyrus tai, voratinklis nėra pagamintas iš šilko, bet iš galaktikų. Ilgi, ploni galaktikų drebuliai, jungiantys tankius, sutrauktus mazgus. Tie mazgai yra klasteriai, šurmuliuojantys galaktikų miestai ir karštos, turtingos dujos - milžiniškos, plačios sienos iš tūkstančių galaktikų. Tarp šių struktūrų, užimančių didžiąją dalį visatos tūrio, yra didžiosios kosminės tuštumos, dangaus dykumos, užpildytos beveik niekuo.
Jis vadinamas kosminiu žiniatinkliu ir yra pats didžiausias dalykas visatoje.
Šį kosminį tinklą per milijardus metų lėtai konstravo silpniausia gamtos jėga: gravitacija. Keliaujant atgal, kai Visata buvo mažiausia dabartinio dydžio frakcija, ji buvo beveik tobulai vienoda. Tačiau čia svarbu „beveik“: skirtinguose vietose tankis buvo skirtingas, kai kurie Visatos kampeliai buvo šiek tiek labiau apkrauti nei vidutiniškai, kiti - šiek tiek mažiau.
Su laiku gravitacija gali padaryti nuostabius dalykus. Mūsų kosminio tinklo atveju tie šiek tiek aukštesni nei vidutiniai tankūs regionai turėjo truputį stipresnį gravitaciją, pritraukdami į juos savo aplinką, todėl tie gumulėliai pasidarė dar patrauklesni, kurie pritraukė daugiau kaimynų ir pan. t.
Paspartinkite šį procesą milijardo metų, ir jūs užaugote savo pačių kosminį internetą.
Universalus receptas
Tai yra bendras vaizdas: norint sukurti kosminį internetą, jums reikia „daiktų“ ir tam tikro sunkumo. Bet ten, kur pasidaro tikrai įdomu, yra detalėse, ypač detalėse.
Skirtingos materijos rūšys kaupsis ir formuos struktūras skirtingai. Kai kurios rūšies medžiagos gali susipainioti pačios arba joms reikia pašalinti perteklinį karštį, kol jos negali užgyti, o kitos gali lengvai prisijungti prie artimiausios partijos. Kai kurios materijos rūšys juda pakankamai lėtai, kad gravitacija galėtų efektyviai atlikti savo darbą, tuo tarpu kitos materijos rūšys yra tokios plastiškos ir veržlios, kad gravitacija vos nesugeba su ja susitvarkyti.
Trumpai tariant, jei jūs pakeisite visatos sudedamąsias dalis, gausite kitokio pavidalo kosminius tinklus. Pagal vieną scenarijų gali būti daugiau turtingų grupių ir mažiau tuščių tuštumų, palyginti su kitu scenarijumi, kuriame tuštumos visiškai dominuoja ankstyvoje kosmoso istorijoje, o klasterių iš viso nėra.
Vienas ypač intriguojantis ingredientas yra neutrinas, minėta vaiduokliška dalelė. Kadangi neutrinas yra toks lengvas, jis važiuoja beveik šviesos greičiu. Tai „išlygina“ visatos struktūras: gravitacija tiesiog negali atlikti savo darbo ir traukti neutrinus į kompaktiškus mažus rutuliukus. Taigi, jei įtrauksite į Visatą per daug neutrinų, tokie dalykai, kaip ištisos galaktikos, negalės susiformuoti ankstyvojoje visatoje.
Mažos problemos, dideli sprendimai
Tai reiškia, kad patį kosminį tinklą galime naudoti kaip milžinišką fizikos laboratoriją, norėdami ištirti neutrinus. Ištyrę tinklo struktūrą ir suskaidę ją į įvairias jo dalis (grupes, tuštumas ir panašiai), galime gauti stebėtinai tiesioginę neutrinų rankeną.
Yra tik viena niūri problema: neutrinai nėra vienintelis ingredientas visatoje. Vienas pagrindinių painiavos faktorių yra tamsiosios energijos buvimas, paslaptinga jėga, kuri atitraukia mūsų visatą. Ir kaip jau galėjote įtarti, tai daro didelę įtaką kosminiam tinklui. Galų gale yra sunku sukurti dideles struktūras greitai besiplečiančioje visatoje. Ir jei žiūrėsite tik į vieną kosminio tinklo dalį (tarkime, pavyzdžiui, galaktikų grupes), tada galbūt neturėsite pakankamai informacijos, kad būtų galima pasakyti apie skirtumą tarp neutrino efektų ir tamsiosios energijos efektų - jie abu trukdo susikaupti „ daiktai “.
Neseniai internete paskelbtame leidinyje „preX“ žurnale „ArXiv“ astronomai paaiškino, kaip artėjančios galaktikų apžvalgos, tokios kaip Europos kosmoso agentūros „Euklido“ misija, padės atskleisti tiek neutrinos, tiek tamsiosios energijos savybes. Euklido palydovas nusako milijonų galaktikų vietas, nutapydamas labai platų kosminio tinklo portretą. Ir toje struktūroje slypi užuominos į mūsų visatos istoriją, praeitį, kuri priklauso nuo jos sudedamųjų dalių, pavyzdžiui, neutrinų ir tamsiosios energijos.
Pažvelgę į tankiausių, judriausių visatos vietų (galaktikų grupių) ir vienišiausių, tuštiausių vietų, esančių kosmose (tuštumose), derinį, galime gauti atsakymus tiek apie tamsiosios energijos prigimtį (kuri paskelbs epochą) visiškai naujų fizikos žinių) ir neutrinų prigimtį (tai padarys visiškai tą patį). Mes, pavyzdžiui, galime sužinoti, kad tamsi energija blogėja, tampa geresnė, o gal netgi yra tokia pati. Ir mes galime sužinoti, kokie masyvūs neutrinai yra ar kiek iš jų skraido po Visatą. Bet kad ir kaip būtų, sunku pasakyti, ką gausime, kol iš tikrųjų nepažiūrėsime.
Paulius M. Sutteris yra astrofizikas Ohajo valstijos universitetas, šeimininkas Paklauskite erdvėlaivio ir Kosminis radijas, ir autorius Jūsų vieta Visatoje.
