Pregúntele a Ethan No. 49: ¿Las incógnitas espaciales rechazan la teoría del Big Bang?
No conocemos la naturaleza de la materia oscura o la energía oscura, que constituyen el 95% de nuestro universo. ¿Esto significa que la teoría del Big Bang está en duda?
Si su teoría tiene infinitos, es en estos lugares donde deja de describir la realidad. Si el cosmos nació del Big Bang, y al mismo tiempo es interminable, tenemos que creer que instantáneamente se hizo infinitamente grande. Y esto es absurdo.
- Jeanne Levin
De alguna manera, es un milagro que, a pesar de todo nuestro conocimiento obtenido a través de la investigación científica, todavía encontremos preguntas para las que no tenemos respuestas. Y cada semana intentas deslumbrarme en mi columna semanal con tus preguntas y sugerencias. Esta semana, un lector de finanzas pregunta:Los científicos están seguros de que entienden la evolución del universo desde el principio del Big Bang. Y están seguros de que el Universo consiste en materia oscura, cuya composición es desconocida, y que su dinámica está controlada por la energía oscura, que también está poco estudiada (¿es esa una nueva fuerza?)
¿Y cómo puede ser posible la extrapolación al Big Bang, si se trata de materia? y tan poco se sabe en el poder en el universo?
Esta es una pregunta importante que debe hacerse cada vez que reciba datos nuevos: "¿Es nuestra antigua forma de pensar en este momento?" Averigüemos
Debe recordarse de dónde proviene la teoría del Big Bang. Históricamente, han tenido lugar varios eventos que sentaron las bases para la comprensión que hemos desarrollado ahora. Los eventos son los siguientes: se desarrolló
una teoría general de la relatividad, una nueva teoría de la gravedad, y se confirmaron sus predicciones. Inicialmente, se suponía que debía explicar la precesión orbital de Mercurio alrededor del Sol, pero luego predijo un gran conjunto de fenómenos, y todos ellos fueron confirmados, incluida la desviación de la luz de las estrellas distantes por la masa, el desplazamiento al rojo gravitacional, la dilatación del tiempo debido a la gravedad y la disminución de la órbita de las cercanas. misas y mucho más.
Se descubrió que las galaxias son objetos fuera de la Vía Láctea. Inicialmente, se consideraban nebulosas, regiones de formación estelar, ubicadas a solo decenas de miles de años luz de distancia. Pero la combinación de velocidades muy altas, que indicaban la ausencia de una conexión gravitacional con la Vía Láctea, y la diferenciación de estrellas individuales dentro de ellas, nos permitió concluir que están a millones de años luz de distancia.
Las galaxias en el Universo, ubicadas de manera bastante uniforme en todas las direcciones y en todas las distancias, se están alejando de nosotros. Al combinar el desplazamiento al rojo (velocidad de eliminación) y la distancia a ellos (obtenida al observar estrellas individuales), llegamos a la ley de Hubble, según la cual, cuanto más lejos está una galaxia de nosotros, más rápido se aleja de nosotros.
Combinando estos datos con la relatividad general, encontramos que en lugar del Universo, donde todas las galaxias se dispersan lejos de nosotros, como desde el epicentro de una explosión, el Universo, que se está expandiendo, y en el que aparece un nuevo espacio constante entre las galaxias, aumentando la distancia entre ellas. Para aquellos interesados en detalles técnicos, diré que todos los espacios-tiempo homogéneos isotrópicos (soluciones de GR que son iguales en todas las direcciones y distancias) deben contener un espacio en contracción o en expansión.
Una de las posibles conclusiones de esto (aunque no la única) es que en el pasado el Universo era más cálido y más denso, y con el tiempo se enfriará y se enrarecerá. Esta es la idea del Big Bang. Esto significa que el Universo se está expandiendo, y el desplazamiento al rojo es el más grande, más alejado de nosotros el objeto, ya que antes era más caliente y más denso.Las longitudes de onda eran más cortas, lo que significa que había más energía. La materia y la radiación estaban más cerca unas de otras, y las colisiones no solo eran más fuertes, sino también con mayor frecuencia. Si es así, se derivan conclusiones muy serias de esto.
1) En términos espaciales, el universo era uniforme. A medida que la gravedad se vuelve más fuerte si se junta más masa, hoy el Universo está más lleno de bultos que antes. Entonces, una vez que no hubo supercúmulos galácticos, galaxias e incluso estrellas. Entonces, antes, no solo la diferencia en la densidad de las diferentes regiones no era tan fuerte, sino que no existían elementos pesados, porque se sintetizan solo dentro de las estrellas, que una vez no habían existido durante mucho tiempo.
2) Una vez que estaba lo suficientemente caliente como para que no se formaran átomos en él. Las colisiones lo suficientemente fuertes y frecuentes entre fotones y átomos eliminan electrones de sus órbitas. Al extrapolar al pasado, podemos concluir que al principio era imposible formar un átomo estable para que no fuera ionizado inmediatamente por ningún fotón.
3) Una vez que hacía tanto calor que incluso el núcleo atómico no podía formarse. Y, aunque las fuerzas nucleares son aproximadamente seis órdenes de magnitud más grandes que las atómicas, el Universo era originalmente tan caliente y denso, y, por lo tanto, hubo un momento en que era un mar de protones, neutrones y electrones. Luego, enfriándose, pasó por una fase en la que los protones y los neutrones podían combinarse. Esto debería haber llevado a la aparición de una cierta cantidad de elementos ligeros e isótopos: deuterio, helio-3, helio-4 y litio-7. Su número y proporciones están determinados por la proporción de bariones (protones y neutrones) a fotones en el universo.Si tiene materia ordinaria (protones, neutrones, electrones) y radiación, y la teoría del Big Bang es correcta, entonces podemos ver evidencia de las tres conclusiones. Específicamente, habrá un resplandor residual de la radiación de las primeras etapas del Universo, casi perfectamente isotrópico y homogéneo, y solo unos pocos grados más cálido que el cero absoluto.
Las nubes de gas antiguo también estarán presentes, donde las estrellas no se han formado desde el Big Bang. Y debemos poder determinar el número de elementos e isótopos desde las primeras etapas de desarrollo.
Y finalmente, deberíamos ver fluctuaciones en el brillo residual, aunque insignificante.
Además, deberíamos ver la evolución en la estructura y composición química del Universo, donde las regiones más antiguas y cercanas están compuestas por grupos más grandes y tienen una mayor densidad de elementos pesados.No aceptaríamos la teoría del Big Bang si no observamos todos estos fenómenos, pero los estamos observando. Ninguna otra teoría puede predecir estas cosas o discutir con la teoría del Big Bang.
Volvamos a la pregunta principal: el Big Bang no predijo ni la energía oscura ni la materia oscura. ¿Hay algún problema con esto?Todo lo que describí anteriormente sería cierto, independientemente de qué más se pueda encontrar en el universo. Lo único que cambia la presencia de energía oscura y materia oscura es lo siguiente:
La materia oscura afecta algunos de los detalles de la formación de la estructura. En particular, dado que se agrupa como la materia, pero no interactúa a través de colisiones consigo misma, ni con la materia ordinaria, ni con la radiación: su presencia cambia el tamaño y el número de galaxias pequeñas, galaxias grandes y cómo Están agrupados. También afecta el espectro de fluctuación de la radiación cósmica de microondas.
Pero incluso cuando hay cinco veces más materia oscura de lo habitual, el resto de la historia no cambia.La energía oscura afecta la velocidad de expansión cósmica más cerca del momento actual en la vida del universo. Comenzaron a adivinar su existencia en 1933, pero no es sorprendente que esta idea no se haya tomado en serio hasta la década de 1990: se requieren mediciones muy precisas de distancias del orden de diez mil millones de años luz para comenzar a ver su influencia en el desarrollo del Universo.
Por lo tanto, aunque la materia oscura y la energía oscura constituyen una gran proporción del contenido energético del Universo (la materia oscura ocupa el 26%, la energía oscura - 69%) no representan dificultades para la teoría del Big Bang.En principio, en el Universo podría haber algo o todo a la vez de la siguiente lista (ordenados en orden desde la presión positiva más alta hasta la menos negativa):- radiación en forma de partículas sin masa
- neutrino
- (, , )
- ( )
- , , « »
Tenemos radiación, neutrinos y materia, y esto se conoce desde hace casi cien años. ¿Qué hay del resto? Parece ser materia oscura y una constante cosmológica en forma de una forma especial de energía oscura. Probablemente nada más.Por supuesto, puedes verlo desde el punto de vista del "Big Bang no predijo esto", pero el Big Bang no es la respuesta final en la historia del Universo, sino solo una parte de la historia.
Siempre habrá algo que aún no sabemos, por lo que la inflación cósmica, la materia oscura y la energía oscura no son un problema para el Big Bang: solo nos muestran las limitaciones de esta teoría y nos cuentan la historia completa del universo.Source: https://habr.com/ru/post/es394611/
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