Актуальные проблемы космологии

Другая внутренняя проблема теста по Сверхновым - разный химический состав близких и удаленных Сверхновых. В самом деле, различие между кривыми, описывающими связь между видимой звездной величиной и красным смещением в разных космологических моделях, увеличивается с ростом красного смещения, на котором мы наблюдаем Сверхновые. Наличие систематического эффекта, зависящего от красного смещения, может стать серьезным препятствием на пути восстановления космологической модели.

Следующий аргумент в пользу значительной космологической постоянной - это наблюдаемая при разных величинах красного смещения эволюция числа скоплений галактик. С одной стороны, ее определяет темп роста амплитуды возмущений плотности вещества (которая, в свою очередь, зависит от космологической модели), а с другой - общее число скоплений нормируется на современную эпоху. Поэтому, несмотря на то, что рост возмущений во Вселенной с большой космологи ческой постоянной сильно подавлен, число скоплений галактик в прошлом оказывается выше, чем во Вселенной, где космологическая постоянная равна нулю. (В мире с конечной скоростью света в принципе можно заглянуть в прошлое Вселенной: наблюдая удаленные объекты, мы видим их такими, какими они были в момент испускания приходящего к нам кванта света, а поскольку расстояния до космологических объектов огромные, то и «возможность» заглянуть в прошлое соответствующая).

Третий аргумент - это наблюдаемый эффект Сакса-Вольфа, устанавливающий связь между  угловой анизотропией реликтового  излучения и возмущениями гравитационного потенциала на пути распространения реликтового фотона от момента излучения до момента его приема. Традиционно этот эффект описывают как совокупность нескольких слагаемых, одно из которых - интегральный эффект Сакса-Вольфа - вызвано смещением частоты кванта под влиянием переменного гравитационного поля формирующейся крупномасштабной структуры Вселенной. Эволюция гравитационного потенциала на линейной стадии образования первичных скоплений и сверхскоплений галактик существенно зависит от наличия (и, конечно, величины) космологи ческой постоянной. Если во Вселенной доминирует вещество, гравитационный потенциал не зависит от времени. В этом случае интегральный эффект Сакса-Вольфа равен нулю - реликтовый квант не испытывает дополнительного смещения частоты при прохождении гравитационных «ям» и «хребтов» близлежащей структуры Вселенной. В обратном случае, если космологическая постоянная достаточно велика и влияет на темп расширения сегодняшней Вселенной, поле возмущений гравитационного потенциала на пути распространения фотона успевает измениться (уменьшиться) за время его прохождения, что и ответственно за появление эффекта. Таким образом, интегральный эффект Сакса-Вольфа во Вселенной с большой космологической постоянной приводит к появлению дополнительной анизотропии реликтового излучения, антикоррелирующей с крупномасштабным распределением галактик вокруг нас (квант испытывает красное/синее смещение в направлениях концентраций/деконцентраций галактик), что и выявляется при анализе данных наблюдений.

И, наконец, четвертый (и главный!) аргумент в пользу космологической постоянной - структурный.

Основными источниками  наших знаний о структуре Вселенной  служат, во-первых, пространственное распределение  светящейся материи (галактик, их групп, скоплений и т. д.) и, во-вторых, анизотропия реликтового излучения. Оба этих «источника» чувствительны к количеству вещества во Вселенной, но характер этой зависимости несколько различен, что и позволяет восстанавливать величину плотности материи (а значит, и величину космологи ческой постоянной) с высокой точностью. Так, характерным масштабом, «впечатанным» в пространственное распределение материи вокруг нас, оказывается масштаб, совпадающий с космологическим горизонтом на ранней стадии расширения Вселенной, когда плотность энергии излучения сравнялась с плотностью материи. В тот момент времени (около 13 млрд лет назад) эпоха доминирования излучения сменялась эпохой доминирования материи, что вело к смене темпа расширения Вселенной и к изменению скорости роста возмущений.

В спектре мощности возмущений плотности это выразилось в появлении характерного «горба». Линейный масштаб, на котором этот горб виден в распределении галактик, определяется величиной Г = &象мh &�� 0,2, где &象м - плотность материи во Вселенной (включая темное вещество и барионы), а h - безразмерная постоянная Хаббла, выраженная в единицах 100 км.с-1.Мпк -1 (в этих единицах величина H = 0,7h). Измерение анизотропии реликтового излучения позволяет определить другую комбинацию тех же космологических параметров: &貁м = &象мh2 &�� 0,13. Исключая постоянную Хаббла, легко вычислить величину плотности вещества во Вселенной: &象м = Г2/&貁м = 0,3, которая оказывается меньше единицы с высокой степенью достоверности (наблюдательные данные о пространственном распределении вещества - самые точные в современной космологии!). А поскольку данные о мелкомасштабной анизотропии реликтового излучения (местоположение так называемых сахаровских пиков) позволяют однозначно утверждать, что суммарная плотность всех форм материи во Вселенной равна единице (об этом мы уже упоминали в начале статьи), мы приходим к выводу: существует компонента материи, которая не принимает участия в гравитационном скучивании. Такой компонентой может быть только космологическая постоянная.

Заключение 

Итак, мы живем  в мире, динамикой расширения которого управляет неизвестная нам форма  материи. Единственно е, что мы достоверно знаем о ней - это факт ее существования  и уравнение ее состояния вакуумоподобного типа. Нам неизвестно, изменяется ли уравнение состояния темной энергии со временем и если изменяется, то как. Это значит, что все рассуждения о будущем Вселенной по сути спекулятивны (то есть умозрительны) и основаны на эстетических воззрениях их авторов. В космологии есть и другие задачи, требующие разрешения. Прежде всего, это вопрос о природе темного вещества, входящего в состав всех гравитационно-связанных систем во Вселенной, хотя, в отличие от космологической постоянной, о темном веществе мы знаем гораздо больше, и ответ, без сомнения, вскоре будет получен. На повестке дня в космологии стоят и другие интереснейшие загадки, требующие разрешения: происхождение первых галактик и квазаров, проблемы начала и образования Вселенной, иерархии частиц и взаимодействий и другие. Объем наших знаний о Вселенной растет быстрыми темпами, но чем больше мы узнаем об окружающем мире, тем больше возникает новых вопросов. Это нормальный путь развития науки, в особенности наиболее быстро развивающейся ее области - космологии.

http://inauka.ru/space/article64879.html?ynd

1. Разместил D.V.   03-10-2007 09:45   Хорошая и полезная статья. Особенно интересно осознавание автором того, что все исследования и поиски ведущиеся наукой похожи на усилия плохо видящего человека в условиях ограниченного освещения.  Для особенно продвинутых в поисках деятелей от космологии весьма полезно было бы проштудировать Тайную Доктрину, в части, касающейся космогенезиса и теории лайа центров. Возможно, была бы польза миру.