Kosmoss ir vismaz 250x lielāks par redzamo Visumu, saka kosmologi

Kad mēs skatāmies uz Visumu, redzamajām lietām ir jābūt pietiekami tuvu, lai gaisma varētu mūs sasniegt kopš Visuma sākuma. Visums ir aptuveni 14 miljardus gadu vecs, tāpēc no pirmā acu uzmetiena ir viegli domāt, ka mēs nevaram redzēt lietas, kas atrodas tālāk par 14 miljardiem gaismas gadu.





Tomēr tas nav gluži pareizi. Tā kā Visums paplašinās, visattālākās redzamās lietas atrodas daudz tālāk par to. Faktiski fotoni kosmiskajā mikroviļņu fonā ir nobraukuši vēsus 45 miljardus gaismas gadu, lai nokļūtu šeit. Tas padara redzamo Visumu aptuveni 90 miljardu gaismas gadu diametrā.

Tas ir liels, bet Visums gandrīz noteikti ir daudz lielāks. Jautājums, par ko ir domājuši daudzi kosmologi, ir par to, cik daudz lielāks. Šodien mums ir atbilde, pateicoties interesantai statistiskai analīzei, ko veica Mihrans Vardanjans no Oksfordas universitātes un pāris draugi.

Acīmredzot mēs nevaram tieši izmērīt Visuma lielumu, taču kosmologiem ir dažādi modeļi, kas liecina, cik lielam tam vajadzētu būt. Piemēram, viena no domām ir tāda, ka, ja Visums piepūšanās laikā izpletās ar gaismas ātrumu, tad tam vajadzētu būt 10^23 reizes lielākam par redzamo Visumu.



Citi aprēķini ir atkarīgi no vairākiem faktoriem un jo īpaši no Visuma izliekuma: vai tas ir slēgts, kā sfēra, plakans vai atvērts. Pēdējos divos gadījumos Visumam jābūt bezgalīgam.

Ja jūs varat izmērīt Visuma izliekumu, tad varat noteikt ierobežojumus tam, cik lielam tam jābūt.

Izrādās, ka pēdējos gados astronomiem ir dažādi ģeniāli veidi, kā izmērīt Visuma izliekumu. Viens no tiem ir meklēt zināma izmēra tālu objektu un izmērīt, cik liels tas izskatās. Ja tas ir lielāks, nekā tam vajadzētu būt, Visums ir slēgts; ja tas ir pareizais izmērs, Visums ir plakans, un, ja tas ir mazāks, Visums ir atvērts.



Astronomi zina par viena veida objektu, kas atbilst rēķinam: viļņi agrīnajā Visumā, kas sastinga kosmiskā mikroviļņu fonā. Viņi var izmērīt šo viļņu lielumu, ko sauc par barioniskajām akustiskajām svārstībām, izmantojot kosmosa observatorijas, piemēram, WMAP.

Ir arī citi rādītāji, piemēram, 1.A tipa supernovu spožums tālās galaktikās.

Bet, kad kosmologi pārbauda visus šos datus, dažādi Visuma modeļi sniedz dažādas atbildes uz jautājumu par tā izliekumu un izmēru. Kuru izvēlēties?



Izrāviens, ko Vardanjans un viņa draugi ir panākuši, ir atrast veidu, kā pēc iespējas vienkāršāk aprēķināt visu datu rezultātus. Viņu izmantotā metode tiek saukta par Beijesa modeļa vidējo noteikšanu, un tā ir daudz sarežģītāka nekā parastā līknes pielāgošana, ko zinātnieki bieži izmanto, lai izskaidrotu savus datus.

Noderīga līdzība ir ar Saules sistēmas agrīnajiem modeļiem. Tā kā Zeme bija Saules sistēmas centrā, pakāpeniski kļuva arvien grūtāk un grūtāk pielāgot novērojumu datus šim modelim. Bet astronomi atrada veidus, kā to izdarīt, ieviešot arvien sarežģītākas sistēmas, Saules sistēmas riteņu-riteņu modeli.

Tagad mēs zinām, ka šī pieeja bija pilnīgi nepareiza. Kosmologus uztrauc tas, ka līdzīgs process pašlaik notiek ar Visuma modeļiem.



Bajesa modeļa vidējā noteikšana automātiski aizsargā pret to. Tā vietā, lai jautātu, cik labi modelis atbilst datiem, tas uzdod citu jautājumu: ņemot vērā datus, cik iespējams, ka modelis ir pareizs. Šī pieeja ir automātiski neobjektīva pret sarežģītiem modeļiem — tā ir sava veida statistikas Occam skuveklis.

Pielietojot to dažādiem Visuma kosmoloģiskiem modeļiem, Vardanjans un viņa citi spēj noteikt svarīgus ierobežojumus Visuma izliekumam un izmēram. Patiesībā izrādās, ka viņu ierobežojumi ir daudz stingrāki, nekā tas ir iespējams ar citām pieejām.

Viņi saka, ka Visuma izliekums ir stingri ierobežots ap 0. Citiem vārdiem sakot, visticamākais modelis ir tāds, ka Visums ir plakans. Plakans Visums arī būtu bezgalīgs, un arī viņu aprēķini atbilst tam. Tie liecina, ka Visums ir vismaz 250 reizes lielāks par Habla tilpumu. (Habla tilpums ir līdzīgs novērojamā Visuma izmēram.)

Tas ir liels, bet patiesībā vairāk ierobežots nekā daudzi citi modeļi.

Un tas, ka tas nāk no tik elegantas statistikas metodes, nozīmē, ka šim darbam, visticamāk, būs plaša pievilcība. Ja tā, tas var tikt izmantots, lai precizētu un ierobežotu arī citas kosmoloģijas jomas.

Atsauce: arxiv.org/abs/1101.5476 : Beijesa modeļa pielietojumi, kas atbilst Visuma izliekumam un izmēram

paslēpties