빅뱅 컨셉. 과학적 발견의 역사와 본질

가장 중요한 과학적 발견
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빅뱅 컨셉. 과학적 발견의 역사와 본질

가장 중요한 과학적 발견

우주 팽창의 가능성은 우주론적 문제의 해결에 일반 상대성 이론을 적용한 결과 중 하나로 이론적으로 예측되었습니다. 이 분야의 첫 번째 작품은 소련의 재능 있는 수학자 알렉산더 알렉산드로비치 프리드만(Alexander Aleksandrovich Fridman, 1888~1925)의 작품입니다. 그는 대기 역학 응용 문제의 전문가이자 기상 지구 물리학자로 널리 알려져 있습니다. 그러나 프리드먼은 아인슈타인의 우주 방정식에 대한 해를 수학적 분석하는 데 많은 시간을 할애했습니다. 프리드먼은 죽기 직전에 아인슈타인 방정식에 대한 일련의 해법을 받았습니다. 팽창은 우주의 주요 일반 속성 중 하나, 즉 우주 진화의 가장 중요한 속성 중 하나일 수 있다는 것이 밝혀졌습니다. 처음에는 러시아 과학자의 작품이 주목을받지 못했습니다. 그들은 발견과 관련해서만 감사를 받았습니다 E. 허블 적색편이와 원래 뜨거운 우주와 빅뱅에 대한 현대적 아이디어의 발전.

1927년, 프리드먼과는 별도로 에딩턴 출신의 학생인 J. 르메트르는 우주의 기원과 한 지점에서의 추가 확장에 대한 자신의 생각을 제시했습니다. 그녀는 한동안 "원자 아버지"라는 이름을 받았습니다. Lemaitre 자신은 그러한 이미지와 일반적으로 그의 이론에 대한 신학적 해석에 단호히 반대했습니다. 르메트르는 우주의 탄생 과정을 빅뱅의 형태로 제시했다. 젊은 과학자는 초기 폭발의 흔적을 찾으려고 처음으로 노력했습니다. Lemaitre는 그러한 에코가 우주 광선일 수 있음을 인정했습니다. 천문학자들은 Lemaitre가 유한하지만 매우 작은 크기의 조밀한 물질 덩어리에서 우주 팽창 개념의 새로운 버전을 제시한 1933년 연설 후에야 그의 가설을 알아차렸습니다.

팽창하는 우주의보다 구체적이고 물리적으로 발달 된 진화론 적 우주론-우주 생성 모델을 형성하는 작업은 주로 러시아 출신의 미국 물리학 자 Gamow에 의해 해결되었습니다. George (Georgy Antonovich) Gamow (1904–1968)는 1946년에 나중에 "빅뱅 이론"(보다 정확하게는 "빅 임팩트")으로 알려진 이론을 처음 제안했습니다. 그에 따르면, 현대에서 관측 가능한 전체 우주는 이전에 초밀도 상태에 있었고 현대 물리학의 틀 내에서 설명할 수 없었던 물질의 파국적으로 빠른 팽창의 결과입니다.

은하의 제거는 특이한 수학적 패턴의 영향을 받습니다. 그것은 다른 속도로 발생합니다. 은하 사이의 거리가 멀수록 상호 제거 속도가 빨라집니다.

A.A. Gurshtein은 이렇게 썼습니다. “만약 우리가 XNUMX차원의 실제 무한 공간을 고려하지 않고 우리 모델을 표면, 즉 표면에만 국한한다면 위에서 설명한 은하계의 “후퇴” 모델을 구축할 수 있습니다. XNUMX차원 공간. "전체 우주"가 끊임없이 팽창하는 고무공의 표면과 유사한 닫힌 표면에 있다고 상상해 보십시오. 우리 모델의 은하계를 이 공의 표면에 표시된 점으로 표현하겠습니다. . 그것이 팽창함에 따라, 공의 표면을 따라 측정된 "은하들" 사이의 모든 거리는 실제로 체계적으로 증가할 것이며, "은하들"의 후퇴 속도는 더 커질 것이고, 그들 사이의 초기 거리도 더 커질 것입니다.

Gamow가 믿었던 것처럼, 복사와 물질(원소 입자)의 초기 분리할 수 없는 고온 혼합물의 형태로 동시에 시작된 물질의 팽창은 오늘날 "적색편이" 효과의 형태로 관찰됩니다.

Gamow는 그의 동료인 R. Alfer 및 R. Herman과 함께 1948년에 약 5K의 온도로 냉각된 XNUMX차 등방성 전자기 열복사도 관찰되어야 한다고 예측했습니다.

"그러나 이론의 발전은 "전체 우주 전체의 역사의 시작"을 이해하려는 환상적인 과제를 해결할 가능성에 대한 그 당시 천체 물리학 자의 일반적인 회의론으로 인해 크게 방해를 받았습니다. A.I. Eremeeva F.A. Tsitsin: 반면에 전파 물리학자들은 사용 가능한 장비의 도움으로 그러한 저온의 열 라디오 방출을 세계 공간에서 포착하는 것이 완전히 불가능하다고 생각했습니다. 왜냐하면 이미 그러한 신호가 라디오에 의해 익사될 것이기 때문입니다. 간단히 말해 우주 전파 잡음에 의한 별, 은하, 성간 물질의 방출입니다.

거의 XNUMX년 동안 대부분의 천문학자들에게 빅뱅의 개념은 소수의 물리학자와 우주론자들의 "마인드 게임"으로 남아 있었습니다. 문제의 초기 해결이 현대 이론가와 관찰자 사이에 여전히 존재하는 과학적 접촉의 격차로 인해 크게 방해되었다는 것이 나중에야 분명해졌습니다. 과학의 차별화는 관련 분야에 종사하는 전문가조차도 때로는 이웃의 문제에 대해 거의 알지 못하기 때문에 중요한 부정적인 역할을했습니다.

초기에 뜨거웠던 우주 개념의 결과는 이 시대의 유산으로서 그것이 실제로 발생하기만 하면 라디오 범위의 잔류 또는 유물이라고 불리는 방사선은 모든 곳에서 보존되어야 한다는 결론이었습니다. 우주.

1941년 캐나다 천체 물리학자 E. McKellar는 성간 청록색 분자의 들뜬 상태라는 특이한 현상에 직면했습니다. 여기 온도는 2,3K였습니다. 이 사실은 세계 공간에 상응하는 자극 방사선이 있다는 결론의 기초가 될 수 있습니다. 그러나 빅뱅 이론의 저자들은 이 발견에 대해 아무것도 몰랐던 것 같습니다. 훨씬 후에 소련의 천체물리학자 I.S. Shklovsky와 독립적으로 다른 여러 작가.

A.G.에 의한 계산 도로시케비치와 I.D. 1964년 Novikov는 우주 마이크로파 배경이 원칙적으로 탐지 가능하다는 것을 보여주었으며, 따라서 빅뱅 이론의 결론은 관측을 통해 검증될 수 있습니다. 훨씬 나중에 이 계산을 할 즈음에 우주 마이크로파 배경 복사가 소련과 일본에서 이미 발견되었다는 것이 뒤늦게 밝혀졌습니다. 소련에서 이 발견은 T.A. 1957년의 슈마오노프.

Gurnstein은 "그러나 문제는 관찰자와 이론가가 서로 분리되어 작업했다는 것입니다. 그들 사이에는 정보 교환이 없었습니다. 관찰자는 자신의 이상한 결과를 올바르게 해석하는 방법을 몰랐습니다. 이론가들은 눈에 띄지 않았다.

XNUMX년대 중반에 실험적인 전파 천문학자들은 우주 마이크로파 배경 복사를 탐지하기 위한 특수 장비를 만들기 시작했습니다. 그러나 그들은 지구의 인공위성과 통신하는 무선 잡음 퇴치에 대한 연구를 수행한 엔지니어들보다 앞섰습니다.

1965년 라디오 엔지니어 A. Penzias와 R. Wilson(미국)은 American Echo 위성을 관측하기 위해 혼 안테나를 테스트하던 중 우연히 마이크로파(파장 7,35cm)의 우주 전파 잡음에 의존하지 않는 우주 전파 잡음의 존재를 발견했습니다. 안테나 방향으로.

1966~1967년에 이 발견, 즉 우주 마이크로파 배경의 발견은 여러 나라의 수많은 연구자에 의해 독립적으로 확인되었습니다. 약 2,7K 온도의 우주의 일반적인 열복사에 해당하는 이 현상의 특징은 빅뱅 이론의 예측과 일치했습니다.

"천문학의 역사(History of Astronomy)"라는 책의 저자들은 다음과 같이 말합니다. 이 발견은 적어도 우주(메타은하)가 실제로 진화한다는 믿을만한 사실로 만들었습니다. 마침내, 우주 마이크로파 배경의 발견은 빅 관념의 추가 발전을 위한 강력한 자극이 되었습니다. 쾅.

우주 진화의 초기 단계에 대한 아이디어 개발의 새로운 단계는 특히 Academician Ya.B.의 작품에서 "뜨거운 우주 이론"이었습니다. 젤도비치(1914-1987)와 그의 학교. 우주의 초기 팽창의 본질에 대한 생각은 오늘날 많이 바뀌었습니다. 그러한 "시작"(현대 이론 물리학에 대한 접근 불가능성)을 기술하는 데 있어 주요 어려움 외에도, 이미 원칙적으로 현대 물리학에 접근할 수 있지만 확장의 매우 초기 역사를 설명하려고 할 때 다른 심각한 어려움이 발견되었습니다. 우주 전체의.

이러한 어려움을 극복하기 위해 팽창하는(또는 인플레이션하는) 우주 개념이 80년대에 제안되었습니다(A. Guth, 미국; A. D. Linde, 소련). 팽창하는 우주 자체의 다양한 순간에 다중성과 반복 발생에 대한 아이디어가 논의됩니다. 따라서 우주의 부활에 대한 가장 오래된 아이디어, 모든 규모의 세계의 끝없는 탄생과 죽음의 사슬에 대한 아이디어, 그리고 섬 우주의 개념은 이미 결합의 결과로 탄생했습니다. 중력 이론과 관측의 중요성이 오늘날 부활하고 있지만 규모와 물체의 질적 다양성 측면에서 비교할 수 없을 정도로 더 높은 수준에서 부활하고 있습니다. 이러한 아이디어는 전조로 간주될 수 있으며 아마도 세계의 우주론적 그림에서 세 번째 혁명의 시작일 수도 있습니다."

저자: Samin D.K.

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암흑 물질은 내부에서 행성을 가열할 수 있습니다 01.04.2021

천문학자들은 암흑 물질이 거대한 외계 행성의 깊숙한 곳에 축적되어 있으며 그 존재는 온도 상승으로 감지할 수 있다고 제안했습니다.

은하의 질량의 대부분은 별, 행성 및 가스 구름이 아니라 암흑 물질에 떨어지는 것으로 믿어집니다. 그 존재는 별, 가스 등 일반 물질에 대한 중력의 영향으로 감지됩니다. 암흑 물질의 영향으로 우주의 대규모 구조가 형성되고 은하가 태어나 진화하며 광범위한 "암흑 후광"으로 둘러싸여 있다고 믿어집니다. 그러나 암흑 물질은 중력을 제외하고 다른 형태의 근본적인 상호 작용에 참여하지 않습니다.

전자파를 방출하거나 흡수하지 않으므로 망원경에는 보이지 않습니다. 천체 물리학자들은 그것이 어떤 입자로 구성되어 있는지, 어디에서 어떻게 가장 잘 찾을 수 있는지에 대해 여전히 논쟁하고 있습니다. Ohio 대학의 Yuri Smirnov와 Stanford의 Rebecca Leane은 외계 행성의 핵심에 대한 새로운 연구 라인을 제안합니다.

실제로, 암흑 물질 응괴가 무겁고 밀도가 높은 천체(주로 중성자별)의 중심에 축적될 수 있다는 초기 가설이 제시되었습니다. 충분히 크고 거대한 외계 행성에 대해서도 비슷한 일이 가능합니다. 그리고 그 영향으로 그러한 행성의 코어는 추가로 가열되어야 합니다. 과학자들에 따르면 높은 온도는 내부에 암흑 물질이 있음을 나타낼 수 있습니다. 이 약한 신호가 보이려면 외계행성은 최대한 크고 차가워야 합니다.

따라서 그녀는 가능한 한 많이 식을 시간을 갖기 위해 매우 늙고 그녀의 별에서 가능한 한 멀리 떨어져 있어야 합니다. 그렇지 않으면 Smirnov에 따르면 "배경에서 촛불을 보기가 어려울 것입니다. 산불." 더 좋은 점은 행성이 주변부보다 암흑 물질의 밀도가 더 큰 은하의 중심에 더 가까운 시스템에서 형성되었다는 것입니다. 그리고 이상적으로는 별 시스템에서 쫓겨난 은하계의 비어 있고 차가운 공간을 자유롭게 날아다니는 "고아 행성"이어야 합니다.

과학자들은 질량이 14 목성 질량을 가진 외계 행성의 경우 암흑 물질 입자의 소멸이 온도를 250-500 켈빈 증가시켜야 한다고 추정합니다. 그러한 외계 행성의 온도를 "대량" 측정하여 은하수 지도에 배포할 수 있다면 중심에 더 가깝게 상승하는지 확인할 수 있습니다. 이러한 신호는 오랫동안 기다려온 암흑 물질의 존재를 나타냅니다.

저자들은 필요한 관찰을 하는 것이 상당히 가능하다고 믿습니다. 각각 2021년과 2025년 발사를 준비하고 있는 제임스 웹(James Webb)과 낸시 그레이스(Nancy Grace) RST 우주망원경이 이를 가능하게 할 것이다.

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