הגלקסיה שלנו נמצאת בתוך בועה ענקית שבה יש מעט חומר

2024 מְחַבֵּר: Seth Attwood | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-16 16:05

אולי אנחנו חיים בבועה. אבל זה לא הדבר המוזר ביותר ששמעת על היקום שלנו. כעת, בין שלל התיאוריות וההשערות, צצה אחרת. המחקר החדש הוא ניסיון לפתור את אחת התעלומות הקשות של הפיזיקה המודרנית: מדוע המדידות שלנו לגבי קצב ההתפשטות של היקום אינן הגיוניות?

לפי מחברי המאמר, ההסבר הפשוט ביותר הוא שהגלקסיה שלנו נמצאת באזור בצפיפות נמוכה של היקום - מה שאומר שרוב החלל שאנו יכולים לראות בבירור דרך טלסקופים הוא חלק מבועה ענקית. ואנומליה זו, כותבים החוקרים, צפויה להפריע למדידות של קבוע האבל - הקבוע המשמש לתיאור התפשטות היקום.

כיצד התפתח היקום?

נסו לדמיין כיצד תיראה הבועה בקנה מידה של היקום. זה די קשה, מכיוון שרוב החלל הוא חלל, עם קומץ של גלקסיות וכוכבים מפוזרים בריק. אבל בדיוק כמו האזורים ביקום הנצפה, שבהם החומר מקובץ בצפיפות או, להיפך, ממוקם רחוק זה מזה, כוכבים וגלקסיות מתאספים בצפיפות שונה בחלקים שונים של היקום.

קרינת רקע (או קרינת רקע מיקרוגל קוסמית) - קרינה תרמית זו שנוצרה ביקום המוקדם וממלאת אותו באופן שווה - מאפשרת למדענים לקבוע בדיוק כמעט מושלם את הטמפרטורה האחידה של היקום סביבנו. היום אנחנו יודעים שהטמפרטורה הזו היא 2.7K (קלווין הוא סולם טמפרטורה, שבו 0 מעלות הוא אפס מוחלט). עם זאת, לפי Space.com, בבדיקה מעמיקה יותר, אתה יכול לראות תנודות קטנות בטמפרטורה זו. מודלים של האופן שבו היקום התפתח לאורך זמן מצביעים על כך שחוסר העקביות הזעירים הללו יולידו בסופו של דבר אזורים צפופים פחות או יותר של החלל. וסוגים אלה של אזורים בצפיפות נמוכה יספיקו יותר ממספיק כדי לעוות את המדידות של קבוע האבל באופן שבו זה קורה עכשיו.

אפס מוחלט הוא מונח שמשמעותו עצירה מוחלטת של תנועת מולקולות. לא ניתן להגיע לטמפרטורות אפס מוחלטות. בשנת 1995 ניסו לעשות זאת אריק קורנל וקרל וימן, אך כאשר אטומי הרובדיום התקררו, הם לא הצליחו. לכן ליחידת שינוי הטמפרטורה בקלווין אין ערכים שליליים.

כיצד נמדד קבוע האבל?

כיום ישנן שתי דרכים עיקריות למדוד את קבוע האבל. אחת מהן מבוססת על מדידות מדויקות ביותר של ה-CMB, שנראה אחיד בכל היקום שלנו מאז שנוצר זמן קצר לאחר המפץ הגדול. דרך נוספת מבוססת על סופרנובות וכוכבים משתנים פועמים בגלקסיות סמוכות הידועות בשם קפאידים. נזכיר שלקפאידים ולסופרנובות יש תכונות שמאפשרות לקבוע במדויק כמה הם רחוקים מכדור הארץ ובאיזו מהירות הם מתרחקים מאיתנו. אסטרונומים השתמשו בהם כדי לבנות "סולם מרחק" לציוני דרך שונים ביקום הנצפה. אותו "סולם" שימש את המדענים כדי לגזור את קבוע האבל. אבל ככל שהמדידות של קפאידים ו-CMB נעשו מדויקות יותר בעשור האחרון, התברר שהנתונים אינם מתכנסים. והנוכחות של תשובות שונות אומר בדרך כלל שיש משהו שאנחנו לא יודעים.

אז למעשה, מדובר לא רק בהבנת קצב ההתפשטות הנוכחי של היקום, אלא גם בהבנה כיצד היקום התפתח והתרחב ומה קרה עם המרחב-זמן כל הזמן הזה.

גלקסיות בבועה

יש פיזיקאים המאמינים שיש איזושהי "פיזיקה חדשה" שקובעת את חוסר האיזון – משהו ביקום שאנחנו לא מבינים וזו הסיבה להתנהגותם הבלתי צפויה של עצמים בחלל. לפי מחבר המחקר לוקאס לומברייזר, פיזיקה חדשה תהיה פתרון מרגש מאוד לקבוע האבל, אבל בדרך כלל היא מרמזת על מודל מורכב יותר שדורש ראיות ברורות וחייב להיות מגובה במדידות עצמאיות. מדענים אחרים מאמינים שהבעיה נעוצה בחישובים שלנו.

הפתרון, שהוצע במאמר חדש שיתפרסם בפיזיקה אותיות ב' באפריל 2020, הוא להניח שכל הגלקסיה שלנו, כמו גם כמה אלפי גלקסיות סמוכות, נמצאים בבועה שבה יש מעט חומר - כוכבים, גזים ואבק. עננים. לפי מחבר המחקר, בועה בקוטר של 250 מיליון שנות אור, המכילה כמחצית מצפיפות שאר היקום, יכולה ליישב נתונים שונים לגבי קצב ההתפשטות של היקום.