Co Je To S Vesmirem Asi 31
Pokud chcete porozumět vesmíru - a my tomu rozumíme - musíte pochopit, co v něm je. Nemyslím hvězdy a planety a černé díry a podobně. Musíme být ještě širší.
Kolik energie je ve vesmíru? Jak moc záleží? A abych byl trochu konkrétnější, jaké druhy energie a hmoty?
Tomu říkáme hmotnostní/energetický rozpočet vesmíru . Stejně jako rozpočet domácnosti, i on (doufejme) odpovídá za vše, co je v něm rozděleno podle typu. V případě vesmíru víme, že jej tvoří - v sestupném pořadí - temná energie , temná hmota a normální záležitost. Ale kolik z každého?
Nová studie se zabývala pouze hmotou , a přišel s poměrně úzkým číslem: 31,5 ± 1,3% vesmíru je tvořeno hmotou (což zase znamená, že 68,5% je temná energie).
Tato čísla jsou velmi důležitá. Pokud by měl vesmír méně hmoty, expandoval by rychleji - v jistém smyslu gravitace této hmoty expanzi zpomaluje.
Rozpočet hmoty/energie vesmíru nám ukazuje, že většina věcí v kosmu je temná energie, pak další je temná hmota a nakonec normální hmota, která tvoří plyn, prach a hvězdy. Kredit: UCR/Mohamed Abdullah
To má také důsledky pro věci v vesmír, a nejen vesmír samotný. Například na počátku vesmíru gravitace pomáhala shlukovat hmotu, protože byla přitahována sama k sobě. Kondenzovalo to z horké polévky věcí a vytvářelo galaxie a kupy galaxií . Kdyby byl hmotný rozpočet jiný, galaxie a kupy by vypadaly jinak, nebo by se vůbec nevytvořily.
Těmto číslům vděčíme za svoji existenci.
Ve skutečnosti to byly kupy galaxií, na které se nová práce zaměřila. Jedná se o obrovské sbírky celých galaxií, stovky nebo tisíce z nich, všechny držené pohromadě jejich vzájemnou gravitací. Jejich struktura závisí na hustotě hmoty ve vesmíru, takže jejich zkoumáním vědci mohli tuto hustotu zjistit.
Počet klastrů v daném objemu vesmíru závisí na hustotě hmoty (označované Ωm), takže měření hmot shluků vám řekne hustotu hmoty vesmíru. Kredit: UCR/Mohamed Abdullah
Vyvinuli metodu, jak najít shluky tak nezaujatým způsobem, jak je to jen možné le. Podívali se na ohromujících 700 000 galaxií, poté prozkoumali jejich umístění a pohyby ve vesmíru, aby zjistili, zda patří do kup. Z tohoto vzorku vybrali 756 blízkých kup galaxií (až asi 1,6 miliardy světelných let daleko, takže 'blízký' je relativní), které použijí při své analýze.
Poté zjistili, čemu se říká hromadná hmotnostní funkce, což je počet shluků ve vesmíru v daném objemu prostoru pro danou hmotnost kupy. V některé části vesmíru tedy můžete vidět například spoustu nízkohmotných klastrů, méně středních a menší počet skutečně ginormních. Toto rozložení je citlivé na hustotu hmoty ve vesmíru a je komplikováno věcmi, jako je skutečnost, že se hustota v průběhu času vesmír mění, stejně jako obtížnost určování hmotnosti kupy.
Ten poslední kousek je těžký. Existuje mnoho způsobů, jak odhadnout hmotnost klastru, z nichž mnohé mají statistický charakter (při pohledu na spoustu klastrů se průměrují hlučné statistiky). Ty však přinášejí další problémy, což je obtížné. V tomto případě se vědci rozhodli použít k získání hmoty takzvanou viriální metodu - jak se galaxie pohybují v kupě, interagují a vyměňují si energii (rychlejší například získávají pomalejší, například zrychlují). To závisí na celkové hmotnosti klastru a poskytuje docela dobrý způsob, jak toto číslo získat.
Poté spustili čísla, aby zjistili, jakou hustotu kosmické hmotnosti potřebovali k vysvětlení rozložení hmotnosti klastrů, a získali 31,5% (pomocí prostě jejich data získali 31% s nejistotou asi 2,3%, ale kombinace jejich výsledků s jinými studiemi získala o něco přesnější údaj).
Obecně je toto číslo a málo o něco vyšší než většina ostatních metod (pohybuje se v rozmezí 25–35% v závislosti na tom, jak ji měříte), ale ne znepokojivě. Tvrdí, že jejich je nejpřesnější měření tohoto čísla, jaké kdy bylo provedeno, ale nechám ostatní experty, aby hashovali toto tvrzení.
Umožňuje také vypočítat průměrnou hustotu hmoty ve vesmíru a je to asi 10-2. 3gramů na metr krychlový. To je malinké. Je to ekvivalent asi 6 atomů vodíku na metr krychlový. Pro srovnání, na úrovni hladiny moře má vzduch asi 1 200 gramů na metr krychlový, tedy zhruba 1025atomů na metr krychlový - faktor asi o septilión (nebo milion milionů milionů milionů) navíc. Prostor je opravdu prázdný.
Také podotýkám, že ano celkový hmota, včetně temné a „normální“ hmoty. Rozpočet hmoty sám ve vesmíru je asi 5: 1 temná až normální hmota, takže zhruba rozdělení 84/16. Tento poměr však není příliš známý. Mimochodem, jeden nápad, je, že temná hmota je tvořena axiemi , což jsou teoretické částice s velmi nízkou hmotností. Pokud je tomu tak, pak by tento krychlový metr prostoru měl v sobě více než 1 atom vodíku a mnoho miliard miliard os.
Tak tady to máte. Tato nová studie, pokud by se rozjela, je dalším krokem k tomu, aby se to všechno vyjasnilo. Každý den se trochu přiblížíme tomu, abychom zjistili, vesmír , a proč jsme vůbec tady. Může to vypadat trochu esotericky, ale podívejte se kolem sebe. Všechno, co vidíte, existuje a dělá to kvůli tomu, jak funguje vesmír. Pohled pod jeho kapotu je jednou z nejlepších věcí, které lidé dělají.
