Вдогонку за гравитационными волнами

NGC 169 и NGC 169А (Arp 282) — пара сталкивающихся галактик в созвездии Андромеды. У обеих в центрах, скорее всего, есть по сверхмассивной черной дыре. Через сотни миллионов или миллиардов лет они объединятся в связанную пару, сблизятся, станут излучать мощные гравитационные волны и когда-нибудь сольются. Гравитационные волны от таких пар черных дыр, образовавшихся в прошлом, ученые уже видят. Фото «Хаббла». ESA/Hubble & NASA, J. Dalcanton, Dark Energy Survey, DOE, FNAL/DECam, CTIO/NOIRLab/NSF/AURA, SDSS; Acknowledgement: J. Schmidt; обработка: А. Кудря
NGC 169 и NGC 169А (Arp 282) — пара сталкивающихся галактик в созвездии Андромеды. У обеих в центрах, скорее всего, есть по сверхмассивной черной дыре. Через сотни миллионов или миллиардов лет они объединятся в связанную пару, сблизятся, станут излучать мощные гравитационные волны и когда-нибудь сольются. Гравитационные волны от таких пар черных дыр, образовавшихся в прошлом, ученые уже видят. Фото «Хаббла». ESA/Hubble & NASA, J. Dalcanton, Dark Energy Survey, DOE, FNAL/DECam, CTIO/NOIRLab/NSF/AURA, SDSS; Acknowledgement: J. Schmidt; обработка: А. Кудря

В прошлом выпуске ТрВ-Наука опубликовано сообщение об открытии нового типа гравитационных волн1. Вполне возможно, это важнейшее событие в астрофизике за последние несколько лет, поэтому мы посвящаем ему вторую публикацию. Сначала приведем некоторые конкретные данные, не вошедшие в предыдущую публикацию, затем будет интервью с Игорем Ткачёвым, который по роду деятельности хорошо знаком с теоретической подоплекой явления низкочастотного гравитационно-волнового фона. Вопросы задавал Борис Штерн.

Вот главные рисунки в публикациях двух коллабораций — североамериканской NANOGrav и европейской EPTA.

Рис. 1. Область допустимых параметров фона наногерцовых гравитационных волн по данным NANOGrav в координатах амплитуда сигнала — наклон частотного спектра. Данные по фону — зеленые контуры (1 и 2 сигма), голубые и пунктирные контуры — предсказания некой модели двойных сверхмассивных черных дыр. Вертикальная штриховая красная линия — теоретический спектр гравитационных волн от сближающихся за счет гравитационного излучения черных дыр
Рис. 1. Область допустимых параметров фона наногерцовых гравитационных волн по данным NANOGrav в координатах амплитуда сигнала — наклон частотного спектра. Данные по фону — зеленые контуры (1 и 2 сигма), голубые и пунктирные контуры — предсказания некой модели двойных сверхмассивных черных дыр. Вертикальная штриховая красная линия — теоретический спектр гравитационных волн от сближающихся за счет гравитационного излучения черных дыр
Рис. 2. Результаты коллаборации EPTA. Справа — те же оси, что и на рис. 1, амплитуда сигнала — наклон спектра. Желтые контуры — «новые» данные, полученные после усовершенствования методики за последние десять с лишним лет. Синие контуры — «полные» данные, полученные с начала измерений в 1994 году. На левой панели — сам спектр. По вертикали отложен измеренный сигнал в виде логарифма среднеквадратичного коррелированного смещения времени прихода импульсов (характерное смещение — доли микросекунды). Цветные контуры — распределение плотности вероятности для конкретной точки данных. В идеальном случае это функция Гаусса на боку. Если точка имеет «толстую ногу», то фактически это верхний предел. Выброс в районе 3 × 10–8 Гц (где вертикальная штриховая линия) — это годичная систематика, от которой очень трудно избавиться из-за проблем с прецизионным измерением орбитального движения Земли
Рис. 2. Результаты коллаборации EPTA. Справа — те же оси, что и на рис. 1, амплитуда сигнала — наклон спектра. Желтые контуры — «новые» данные, полученные после усовершенствования методики за последние десять с лишним лет. Синие контуры — «полные» данные, полученные с начала измерений в 1994 году. На левой панели — сам спектр. По вертикали отложен измеренный сигнал в виде логарифма среднеквадратичного коррелированного смещения времени прихода импульсов (характерное смещение — доли микросекунды). Цветные контуры — распределение плотности вероятности для конкретной точки данных. В идеальном случае это функция Гаусса на боку. Если точка имеет «толстую ногу», то фактически это верхний предел. Выброс в районе 3 × 10–8 Гц (где вертикальная штриховая линия) — это годичная систематика, от которой очень трудно избавиться из-за проблем с прецизионным измерением орбитального движения Земли

Видно, что сигнал существенно превышает теоретический фон от двойных сверхмассивных черных дыр. С одной стороны, это стимулирует поиски Новой Физики, объясняющей явление. С другой — никто не может поручиться за точность оценки популяции сверхмассивных пар. Их очень тяжело наблюдать, и оценки основаны на моделях их эволюции, которые в свою очередь содержат ряд неизвестных. Вполне возможно, что модели занижают их роль на порядок, и сигнал дают именно они. Самая большая неопределенность в том, насколько часто сверхмассивные черные дыры «спариваются». Это, в свою очередь, зависит от сложной и плохо поддающейся численному моделированию динамики сливающихся галактик. В целом данная гипотеза наиболее «экономна» в смысле привлечения новых сущностей: их не требуется вообще.

В результатах есть еще одна интрига: в одном из препринтов EPTA сообщается о намеке на периодическую составляющую с частотой 4–5 наногерц, выделяющуюся из фона2. Это могла бы быть одна мощная пара (скажем, две черные дыры массой 5–10 млрд масс Солнца, вращающиеся с орбитальным периодом несколько лет на расстоянии в миллиард световых лет от нас). Мое личное впечатление такое, что в данном случае авторы пытаются «высосать» из данных то, чего там нет. По моему опыту, если эффект реален, он прекрасно виден в каком-нибудь естественном распределении, в данном случае он должен бы был напрямую «выпирать» в частотном спектре. Этого нет. Есть картинки, где вместо спектральной амплитуды отложен некий «байесовский фактор», и там появляется некий пик. Я крайне критически отношусь к подобному анализу и готов привести примеры абсурдных выводов, следующих из применения байесовского подхода. Но подчеркну, что это мое личное впечатление по поводу периодической составляющей. В целом же данные о существовании фона весьма убедительны.

Если это не двойные сверхмассивные черные дыры, то что?

За ответом на этот вопрос мы обратились к зав. отделом экспериментальной физики ИЯИ РАН, академику Игорю Ткачёву.

— Четыре коллаборации одновременно сообщили об открытии фона длинных гравитационных волн с периодом, исчисляемым годами. Как на это отреагировали теоретики?

— Очень бурно. Буквально сразу были опубликованы многие десятки теоретических статей, опирающихся на этот результат. То есть статьи уже были готовы заранее, и теоретики знали о результате заранее. Прежде всего надо сказать, что метод регистрации таких волн придумал Михаил Сажин еще в 1976 году. Немного не дожил — умер в этом году (28.10.1951–11.04.2023). По существу — это нобелевская работа.

— Скорее всего, Нобелевскую дадут за открытие, а автора методики обошли бы, будь он жив, — так это было с гравитационными волнами от слияния черных дыр. В том случае метод лазерного интерферометра предложили Герценштейн и Пустовойт в 1962 году. Причем Владислав Пустовойт к моменту присуждения премии был еще жив.

— Да, наверно замотали бы. Но это не важно, важно, что результат нобелевский. В любом случае получена важнейшая астрофизическая информация. Если это сверхмассивные черные дыры, то сигнал примерно на порядок выше, чем ожидалось. Значит, двойных черных дыр в центрах галактик должно быть больше, чем думали. А если это не сверхмассивные черные дыры, то это может быть нечто, связанное с ранней Вселенной. Таким образом, открывается окно в раннюю Вселенную, в ту эпоху, когда она была моложе 380 тыс. лет, когда произошла рекомбинация. Раньше мы могли видеть только до фотосферы, когда излучение отщепляется от вещества и Вселенная становится прозрачной.

— Не совсем так: все-таки есть сахаровские осцилляции, измеряемые по реликтовому излучению, которые много говорят о гораздо более ранних временах.

— Конечно, мы можем с помощью reverse engineering восстановить то, что было до. Но все-таки, когда мы смотрим на далекую галактику, мы прямо видим ее, какой она была миллионы лет назад. Ты ее видишь, важно смотреть напрямую! Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать. В случае ранней Вселенной — свет через ионизованную плазму не проходит, а гравитационная волна проходит через всё.

Игорь Ткачёв и Борис Штерн
Игорь Ткачёв и Борис Штерн

— Можно ли таким образом увидеть реликтовые гравитационные волны от стадии инфляции, которые давно ищут и не находят?

— Скорее можно увидеть реликтовые волны, которые были рождены после инфляции — в первые доли секунды.

— В каком процессе?

— Процесс очень специфический. Гравитационные волны возникают при каком-то катастрофическом событии: столкнутся две планеты — вот тебе гравитационная волна.

— Совсем слабенькая.

— Да, но когда сливаются две черные дыры — это уже серьезней. Или когда сливаются две черные дыры по миллиарду солнечных масс!

— Но причем здесь ранняя Вселенная? Какие там тела или катастрофы?

— Ну, во-первых, как ты упомянул, рождались волны во время инфляции как квантовый эффект. Пионерская работа по этому поводу опять же была сделана Сажиным с Рубаковым и Веряскиным. Эти волны пока не зарегистрированы — они слабые. В современной Вселенной они примерно в десять миллионов раз слабее, чем те, о которых было объявлено три недели назад.

— Извини, но как это оценивается? Мы примерно знаем их амплитуду во время инфляции — 10–6 или чуть меньше. Какая амплитуда у них сейчас?

— Я говорю об энергии. Амплитуда — это корень из энергии при фиксированной частоте, т. е. она на четыре порядка ниже того, что зарегистрировано, — где-то 10–19. Это волны, которые естественным образом рождаются при инфляции. Чтобы получить детектируемые гравитационные волны от инфляции, надо сильно модифицировать теорию. Нужны какие-то особенности в потенциале инфлатона, которые сработают в самом конце инфляции. Форма потенциала должна быть непростой. Обычно используется степенной или экспоненциальный потенциал. А чтобы дать регистрируемые гравитационные волны, он должен иметь ступеньку, которая «срабатывает» в конце инфляции.

— Это не будет противоречить данным по анизотропии реликтового излучения?

— Ты не меняешь основной участок потенциала. Меняешь только в очень маленькой области, до которой инфлатон «скатывается» только к концу инфляции, появляются сильные возмущения метрики, которые не успевают раздуться до космологических масштабов. Они остаются маленькими по длине волны и не видны на карте реликтового излучения.

— То есть надо вводить новые сущности, чтобы объяснить измеренный фон гравитационных волн квантовыми флуктуациями при инфляции?

— Не такие уж они и новые. Это предлагалось и обсуждалось давным давно. Теоретиков много, им надо всё время что-то предлагать, строить новые модели, чтобы не остаться без работы. Обычные реликтовые гравволны от инфляции никто не придумывал, чтобы объяснить недавно зарегистрированный фон, — они были, они появились в теории из совсем других соображений. А тут сообразили: а что, если взять вот такой потенциал, тогда из него можно получить вот этакое!

— Хорошо, давай перейдем к более поздним временам, после инфляции. Более поздние доли секунды. Как там получить реликтовые гравитационные волны?

— Там происходят более понятные процессы. На самом деле их обсуждение и привело к теории инфляции. Додуматься, до чего додумались Алексей Старобинский и Андрей Линде, просто так в голову не придет. Простую и понятную идею на эту тему выдвинул Алан Гус.

Он предположил, что до Большого взрыва происходит вакуумный фазовый переход, причем первого рода. Когда кипит вода в чайнике — а это аналогичная ситуация, — возникают пузыри. Когда в ранней Вселенной пузыри новой фазы сталкиваются, выделяется огромная энергия, рождаются гравитационные волны. Причем не только они, возникает очень неоднородное состояние. Поэтому та инфляция, которую придумал Алан Гус, не работает. Она дает слишком большие неоднородности. Наблюдают рябь на уровне 10–5, а тут были бы перепады на уровне единицы. Но подобные фазовые переходы могли происходить в более позднюю эпоху, поскольку вся наша теория основана на симметриях, которые при эволюции Вселенной нарушаюся. Например, давно предсказывали поле Хиггса, нарушающее электрослабую симметрию, еще задолго то того, как на Большом адронном коллайдере нашли бозон Хиггса. Фазовый переход с нарушением электрослабой симметрии происходит в ранней Вселенной при температуре примерно 100 ГэВ, это масштаб энергии Большого адронного коллайдера. Пока не измерили массу хиггсовского бозона, думали, что это может быть фазовым переходом первого рода. Тогда там могли бы генерироваться мощные гравитационные волны, правда, с другими частотами — посередине между тем, что измерено от слияния черных дыр звездных масс, и сейчас с помощью пульсаров (то есть миллигерц — период в десятки минут. — Б. Ш.). Теперь мы знаем, что это фазовый переход второго рода. Но, может быть, на том же коллайдере еще откроют Новую Физику, которая приведет к переохлаждению Вселенной в эту эпоху и фазовому переходу первого рода. Чтобы фазовый переход дал наногерцовые гравитационные волны, он должен произойти при температурах, примерно соответствующих квантовой хромодинамике, т. е. 100 МэВ — это та температура и та эпоха, когда свободные кварки и глюоны объединялись в нуклоны.

— Да, но насколько я понимаю, там был вообще не фазовый переход, а кроссовер, т. е. траектория в обход критической точки на фазовой диаграмме.

— Появление нуклонов — это другой процесс, но да, там тоже не было фазового перехода первого рода — всё произошло очень «мягко». Нужно что-то другое. Еще есть аксионы — в соответствующей теории тоже есть фазовый переход. Он происходит гораздо раньше, совсем при больших энергиях, тут большие неопределенности, но где-то 108 ГэВ, фазовый переход с нарушением симметрии Печчеи — Квинн называется. И при этом фазовом переходе возникает голдстоуновский бозон, который называется аксионом и решает проблему нарушения CP-четности в сильных взаимодействиях.

— На этом месте обязательно нужен глупый вопрос. Как я понимаю, при остывании Вселенной тут появляется потенциал некоторого поля, типа бугра и кольцевой канавы вокруг бугра…

— Да, «донышко бутылки».

Рис. 3
Рис. 3

— И голдстоуновский бозон вообще, и асксион в частности — это то, что бегает по этой канаве, и поскольку она горизонтальная, то бозон безмассовый.

— Да.

— А что это за поле, которое дает такой потенциал в случае аксиона?

— Вот это поле Печчеи — Квинн и есть. Оно как раз и введено для решения CP-проблемы. Если у нас есть потенциал типа донышка бутылки (а такой появляется не только в моделях, где есть аксион, — они вводились и до того), то возникают топологические дефекты, космические струны.

— То есть получается, что дефекты возникают уже после инфляции, очистки наблюдаемой Вселенной от них не получается?

— Да, после инфляции. И вот такие струны могут дать гравитационные волны, это предсказывалось. Какого масштаба будут эти волны, трудно сказать, но это реальное предсказание теории. Причем предсказываются не только струны, но и доменные стенки. Они появляются при потенциале, как если сделать сечение через донышко бутылки: яма — бугор — яма. И если слева поле в одной яме, а справа — в другой, то посередине между ними — доменная стенка.

— И что эта стенка производит на своем пути?

— Это как стенка пузыря.

— И если мы попадем в эту стенку, что с нами будет?

— Лучше не надо! Вообще говоря, они чересчур сильно гравитируют, и поэтому теории, где стенки доживают до сегодняшнего дня, закрыты. Но есть модели, где они были раньше, а потом исчезли. Со струнами такой проблемы вообще нет. Из-за того, что струны аннигилируют друг с другом, всегда остается одна струна на горизонт. Одна струна не так много весит, чтобы сильно исказить картину наблюдаемой Вселенной. Но увидеть их тоже можно. Если на фоне карты реликтового излучения проходит струна, то на карте появится нечто вроде ниточки, где температура другая. Важно, что и стенки, и струны в раннюю эпоху могут генерировать мощные гравитационные волны.

— Какие частоты при этом излучаются?

— Излучается спектр, который не противоречит опубликованным спектрам — что от струн, что от доменных стенок. Всё объясняется, но нужно, чтобы главные события происходили где-то на масштабе квантовой хромодинамики, т.е. 100 МэВ. В моделях с аксионами и исчезающая структура из доменных стенок и струн есть, и температура в этот момент «правильная». Это можно объяснить так: потенциал, который был в виде горизонтального донышка бутылки, меняется, будто бутылку наклонили. В таком процессе исчезает барьер между двумя ямами, исчезают все соответствующие топологические дефекты — струны и доменные стенки. Остаются лишь гравитационные волны и заодно появившаяся из-за наклона темная материя: безмассовые голдстоуновские бозоны приобрели массу.

— Да, с точки зрения ранней Вселенной это происходит поздно, с точки зрения человека — миг, микросекунды какие-то. А что с вариантами генерации волн в современной Вселенной, с помощью той же темной материи например?

— А вот этот разговор я бы предпочел отложить, поскольку в данный момент сам работаю над тремя проектами в этом направлении. Еще поговорим.

— Ну и в заключение. Твоя общая оценка?

— Согласен, что, в общем, гравитационно-волновой фон зарегистрирован?

— Согласен. Три сигма в данном случае много, поскольку это нуль-параметрическая задача — нет простора для манипулирования данными. Плюс независимый результат нескольких групп.

— Уже одного этого достаточно, чтобы считать результат выдающимся открытием, которые бывают нечасто — примерно раз в десять лет.

— Да, четвертое такого уровня с конца 1990-х: темная энергия, хиггсовский бозон, гравитационные волны от слияния черных дыр — и вот это.

— Есть ли там периодическая составляющая, объясняется ли это сверхмассивными черными дырами — ответ на это — вопрос времени. Главное — процесс пошел.


1 Штерн Б. Снова гравитационные волны. Уже другие // ТрВ-Наука № 382 от 11.07.2023, сс. 1–2. trv-science.ru/2023/07/snova-gravitacionnye-volny-uzhe-drugie

2 arxiv.org/pdf/2306.16226.pdf

Подписаться
Уведомление о
guest

29 Комментария(-ев)
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии
Паша
Паша
10 месяцев(-а) назад

Поясню, пожалуй  — А чтобы дать регистрируемые гравитационные волны, он должен иметь ступеньку, которая «срабатывает» в конце инфляции. —
Игорь правильно написал, но имхо не до конца :) «Обычные» гравитационные волны, которые рождаются на инфляции за счет параметрического резонанса и которые линейны по возмущениям метрики, этой ступенькой, если она маленькая, не генерятся. В самом деле, их аплитуда порядка параметра Хаббла H (в правильной системе единиц, разумеется), а эта величина чувствительна к величине потенциала, а не его форме. Но, на такой ступеньке эффективно рождаются скалярные возмущения (грубо говоря, возмущения плотности), их амплитуда обратно пропорциональна скорости эволюции поля, которое тормозится на ступеньке. И эти возмущения во втором порядке по своей аплитуде и создают, образно выражаясь, тот нестационарный квадрупольный момент, которые рождает гравитационные волны. Оказывается, что это достаточно эффективный механизм, по этому поводу были написаны несколько неплохих статей японцами, только они, исходя из отсутствия ГВ, ограничивали таким образом обилие первичных черных дыр. Но, разумеется, можно и рожать ГВ, внимательно при этом следя за тем, чтобы наоборот не выскочить за ограничения по обилию ПЧД. Практически не сомневаюсь, что кто-то сейчас лихорадочно это делает :)

Последняя редакция 10 месяцев(-а) назад от Паша
Паша
Паша
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Паша

Да, а можно на ступеньке ПЧД рожать, затем определенная их доля связывется где-то, грубо говоря, около времени равенства плотности излучения и темного вещества, потом из этой доли лепить источники ГВ, а из них фон. Сейчас так для ЛАЙГО делают. Ну, опять-таки, не выходя за известные ограничения. Тоже абсолютно уверен, что кто-то сейчас это делает, в надежде опубликоваться в ку1, а затем быть известным и богатым :)

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
10 месяцев(-а) назад

«NGC 169 и NGC 169А (Arp 282) — пара сталкивающихся галактик…»

Любопытно, — сейчас принято интерпретировать наблюдаемые изображения попарно соприкасающихся галактик как картину их столкновения или слияния.
Интерпретация не кажется правдоподобной, — ну, или единственной, — ведь она противоречит гипотезе Хаббла о всеобщем разбегании галактик, и, кроме того, таких пар чересчур много, — примерно  25% от числа 2*10^12 обнаруженных галактик.  
Поэтому, вполне допустимо видеть в попарно соприкасающихся галактиках картину их рождения бинарным делением материнской галактики, — например, по механизму пузырькового распада  вихря на два дочерних, с характерным видом взаимной ориентации.
Об экспериментах с пузырьковым режимом распада вихрей можно посмотреть в книге Алексеенко С.В. и др. Введение в теорию концентрированных вихрей (2003).
http://techlibrary.ru/
Не исключено, мы свидетели и участники экспоненциальной фазы размножения галактик бинарным делением, — удивительно хорошо согласующейся с правилом Хаббла и со стремлением каждой галактики убежать от соседок в область еще не освоенных  жизненно важных ресурсов темной материи и энергии. ))

Борис Штерн
ТрВ
10 месяцев(-а) назад

Скопления галактик не участвуют в Хаббловском расширении — галактики в них гравитационно связаны и часто сливаются

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Борис Штерн

«Скопления галактик не участвуют в Хаббловском расширении…»

Смелый, революционный тезис, — мне нравится, — в нем ощущается захватывающая дух перспектива важного для жизни, — творческого, — развития космологии.

Борис Штерн
ТрВ
10 месяцев(-а) назад

Это не революционный тезис, а очевидный и общепризнанный факт: гравитационные связанные системы в космологическом расширении не участвуют

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Борис Штерн

Ну, значит, мне одному он таким показался.
Однако, это никак не влияет на мое мнение о нём.

res
res
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Борис Штерн

Что же тогда космологически расширяется? ))

Валерий Морозов
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Борис Штерн

Однако скопление в целом участвует в расширении, или нет?

Борис Штерн
ТрВ
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Валерий Морозов

Участвует, как цельная
единица

Валерий Морозов
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Борис Штерн

Спасибо, это мелькнуло давно, но как-то не сформировалось…

Alеx
Alеx
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Валерий Морозов

Дело не в этом. Всё участвует в расширении, но для близких объектов их взаимное притяжение сильнее влияет на их движение относительно друг друга, чем расширение вселенной, вплоть до того, что последним можно пренебречь. Тут знать ничего не надо, это просто очевидно.

Последняя редакция 10 месяцев(-а) назад от Alеx
Дмитрий
Дмитрий
10 месяцев(-а) назад

Как связана с данным исследованием статья канадского астрофизика
JWST early Universe observations and ΛCDM cosmology | Monthly Notices of the Royal Astronomical Society | Oxford Academic (oup.com)
https://academic.oup.com/mnras/advance-article-abstract/doi/10.1093/mnras/stad2032/7221343

абстракт

Наблюдения JWST в глубоком космосе показали, что структура и массы галактик очень ранней Вселенной с высокими красными смещениями (z≈15), существовавших через ≈0,3 млрд лет после Большого взрыва, могут быть такими же развитыми, как галактики, существовавшие в течение ≈10 млрд лет.

Таким образом, результаты JWST находятся в сильном противоречии с космологической моделью ΛCDM. Хотя было показано, что модели усталого света (TL) соответствуют данным об угловых размерах галактик JWST, они не могут удовлетворительно объяснить изотропию наблюдений космического микроволнового фона (CMB) или хорошо согласовать модуль расстояния до сверхновых с данными о красном смещении. Мы разработали гибридные модели, которые включают концепцию усталого света в расширяющейся вселенной. Гибридная модель ΛCDM хорошо подходит для данных о сверхновых типа 1a, но не для наблюдений JWST.

Мы представляем модель с ковариирующими константами связи (CCC), основанную на модифицированной метрике FLRW и результирующих уравнениях Эйнштейна и Фридмана, а также гибридную модель CCC + TL. Они превосходно согласуются с данными Pantheon +, а модель CCC + TL соответствует наблюдениям JWST. Это увеличивает возраст Вселенной до 26,7 млрд лет с 5,8 млрд лет при z=10 и 3,5 млрд лет при z=20, что дает достаточно времени для формирования массивных галактик.

это решает проблему «невозможной ранней галактики», не требуя существования первичных зародышей черных дыр или измененного спектра мощности, быстрого формирования массивных звезд популяции III и скорости аккреции супер Эддингтона. Можно было бы вывести модель CCC как расширение модели ΛCDM с динамической космологической постоянной.

Ричард
Ричард
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Дмитрий

Канадский астрофизик слишком категоричен. Природа СМВ в TL моделях просто пока не вполне понятна. Здесь уместно вспомнить идеи Фреда Хойла 90-х. Но сам факт публикации в MNRAS радует. Это вам не MDPI c её «сомнительными рецензентами»!

https://www.mdpi.com/2075-4434/10/6/108

Последняя редакция 10 месяцев(-а) назад от Ричард
Ричард
Ричард
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Дмитрий

Кстати, интересно вспомнить обсуждение 2-х летней давности:
https://www.trv-science.ru/2021/07/chto-takoe-vselennaya-dinamika-i-razmnozhenie/
Жаль, что дискуссия так и не состоялась.

Валерий Морозов
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Дмитрий

Мы разработали гибридные модели, которые включают концепцию усталого света

НЕ ПРОХОДИТ потому как потери квантом энергии сопровождаются уширением спектра. и не согласуется отсутствием красного смещения в кластерах галактик. Фоновое излучение наоборот легко получается в бесконечной вселенной.
Кстати бесконечная стационарная вселенная с космологическим красным смещением есть в решениях уравнения Эйнштейна. Космологическое красное смещение спектра галактик в стационарной вселенной , но и тут есть трудности. Опять же связанные с кластерами.

Ричард
Ричард
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Валерий Морозов

«Фоновое излучение наоборот легко получается в бесконечной вселенной.»
Не мешало бы 2-3 ссылки.
Я активно интересуюсь этой темой
(см.: https://arxiv.org/abs/1705.07721)
и думаю, что это основная трудность. Но трудность, во многом, историческая. Как «классовый подход».

Валерий Морозов
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Ричард

в принципе это считается (спектр фона) исходя из закона Хаббла. Фон в бесконечной вселенной должен быть сильно красный. Почему бы не быть ему в микроволновой области?.Лень считать, ноя догадываюсь как. Только надо знать среднюю плотность всяких там галактик и пр., что затеняет свет и среднюю температуру всего, что затеняет. Наверно Гамов так и считал. Надо смотреть у него. он считал как-то также, другого способа нет.
Они и посчитали 3-5 градусов.

Последняя редакция 10 месяцев(-а) назад от Валерий Морозов
Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Дмитрий

Восхищает перспектива «…вывести модель CCC как расширение модели ΛCDM с динамической космологической постоянной.»
Похоже, это прямой путь к квантовой теории гравитации, — ведь тогда динамическая космологическая постоянная Хаббла будет частотой де-бройлевской волны галактики, а закон Хаббла будет выражать дуализм «волна-частица» для галактик с известными z, r и массой.
Замечу: этот путь уже проходили некоторые мыслители, — например, Альберт Чечельницкий свою космологическую корпускулярно-волновую модель гравитации изложил в книге — Чечельницкий А.М. Микрокосм Волновой Вселенной (2006).

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
10 месяцев(-а) назад

Энциклопедия Britannica в статье «Космологическое расширение» — деликатно, расплывчато, не отвергая полностью, — называет ошибочным представление о всеобщем разбегании галактик:
« В некотором смысле, как будет уточнено далее в статье, расширение Вселенной представляет собой не столько фундаментальное движение галактик в рамках абсолютного времени и абсолютного пространства, сколько расширение самих времени и пространства.»
https://www.britannica.com/science/cosmology-astronomy/The-cosmological-expansion
Замечу: Britannica не пользуется впрямую термином «пространство-время», хотя и упоминает Альберта Эйнштейна с его ОТО, — и логика объяснения расширения Вселенной выглядит так: принимается, что расширяются пространство и время, но гравитационное поле всего, что есть во Вселенной искажает их, — не давая расширятся бесконтрольно, вынуждая согласовываться с полем и, в свою очередь, влияя на поле, — в общем, типичная петля обратной связи.
Согласно Britannica, правило Хаббла выглядит чуть ли не экспериментальным глюком и не может претендовать на статус космологического закона. Похоже, в этом Britannica солидарна с Борисом Штерном.

res
res
10 месяцев(-а) назад

А что делать с тем, что пространство-время, казалось бы, порождено взаимодействием, прежде всего гравитационным. Надо бы определиться откуда на нас свалилось пространство-время, которое столь безответственно расширяется? ))

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  res

Полагаю, Вам надо обратится к знатокам ОТО за ответом на ваш вопрос — откуда на нас свалилось пространство-время?
Похоже, они все, как один, в совершенстве владеют техникой мысленного эксперимента, позволяющего им находить правильные ответы на вопросы о Вселенной, —  даже на такие, как ваш.

Владимир Аксайский
Владимир Аксайский
10 месяцев(-а) назад

Спасибо Эдвину Хабблу, — пространство и время в нашей Вселенной расширяются по его эмпирическому правилу, которое гласит: приращение пространства dr пропорционально  имеющемуся пространству r и приращению времени dt с коэффициентом пропорциональности H0. ))
dr = H0*r*dt
А вот для r0 и t0 есть только оценки на основании разных мысленных экспериментов.  
Правило Хаббла найдено физическим инструментальным наблюдением, а не мысленным экспериментом, — и поэтому с ним не поспоришь.
Тогда как в мысленном эксперименте можно позволить себе что угодно, — например, усложнить уравнение, допустив пропорциональность еще и прошедшему времени t, связанному с пространством, скажем, уравнением r=c*t, где c=const.
dr = H0*r*t*dt=(H0/c)*r^2*dt

res
res
10 месяцев(-а) назад

Могу предположить, ИМХО ибо не специалист, что за расширением стоит лямбда-член Эйнштейна-Глинера. Его антигравитация и расталкивает Вселенную. (?)

Валерий Морозов
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  res

Эйнштейновское пространство время — самостоятельный физический объект например СТО это описание 4-пространства, вещество тут не участвует. СТО это свойство пространства Минковского.
Пространство-время как физический объект. Завещание Эйнштейна
это предлагалось опубликовать в ТрВ, но видимо редакция недозрела…
А ведь Эйнштейн все объяснил.

Последняя редакция 10 месяцев(-а) назад от Валерий Морозов
res
res
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  Валерий Морозов

Отнюдь, насколько я понял из статей АГЭ, геометрия выводится из физики. Т.е. пространство-время выводится из материи-взаимодействия, прежде всего, на глобальных масштабах, гравитационного. Плоское пространство-время это уже нефизическая идеализация, чисто математического толка. Удобно работать.
Впрочем в слабых полях его применение вполне физически обосновано. Поправки на кривизну меньше точности основных моделей.
ИМХО ))

Валерий Морозов
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  res

У Эйнштейна разумеется физика и по этому пространство — физический объект. Он подчеркивал что в ОТО и электродинамике нет дальнодействия. Существует некий физический посредник, который можно назвать «эфиром» не похожий на привычные среды. Это должно иметь энергию. Если с электродинамикой все ясно, то в ОТО нет закона сохранения, просто Эйнштейн не доделал эту работу. Призыв Рубакова «забудьте о законе сохранения» это шаг сильно вбок, как и попытки заменить пространство Эйнштейна на квантовые поля. Напоминает работы XIX века пытавшиеся объяснить электромагнитные взаимодействия эфиром.
Та же природа нелепых представлений о горизонте событий.
Не всегда можно доверять решениям уравнения Эйнштейна. Хотя бы потому, что всякая плоская метрика является его решением.

Последняя редакция 10 месяцев(-а) назад от Валерий Морозов
Валерий Морозов
10 месяцев(-а) назад
В ответ на:  res

ФИЗИЧЕСКОЕ пространство описывается геометрией Римана. Решения уравнения Эйнштейна — фундаментальный тензор физического пространства. Обычное дело, длина лапши не есть лапша.

Пал Палыч
Пал Палыч
10 месяцев(-а) назад

Если вечером долго сидеть рядом с гравитационной кухней, то в конце концов увидишь донышко от бутылки. А белочка принесёт тебе аксионного единорога.
Главное, что бы донышко было одно. Когда несколько — это уже перебор.

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (4 оценок, среднее: 4,25 из 5)
Загрузка...