Uitdying van die heelal - Wikipedia
Vanweë die vinnige uitdying van die heelal is dit ook moontlik dat die afstand tussen twee voorwerp groter kan wees as die waarde van die ligsnelheid vermenigvuldig met die ouderdom van die heelal. Hierdie feite is dikwels 'n bron van verwarring vir sowel amateurs as professionele fisici.
1 Basiese begrippe
1.1.1 Definisie van 'n metriek
1.1.2 Metriek vir die aarde se oppervlak
1.1.3 Metriese tensor
1.2 Saambewegende koördinate
2 Verduideliking van die heelal se uitdying
2.1 Die meting van die uitdying
2.2 Die meting van afstande in die uitdyende heelal
2.3 Die topologie van uitdyende ruimte
2.4 Invloed van uitdying op klein skaal
3 Waargenome bewyse
Definisie van 'n metriekWysig
Metriek vir die aarde se oppervlakWysig
Verduideliking van die heelal se uitdyingWysig
Die meting van die uitdyingWysig
Die eerste meting van die uitdying van die heelal het plaasgevind met die skepping van die Hubble-diagram. Dit is gemeet deur gebruik te maak van rooiverskuiwing om Hubble se konstante te verkry: H0 = 67,15 ± 1,2 (km/s)/Mpk. Vir elke afstand van 'n miljoen parsek vanaf die waarnemer, neem die uitdyingstempo toe met sowat 67 km per sekonde.
Hubble se konstante word nie as werklik konstant met tyd beskou nie. Daar is dinamiese kragte wat op deeltjies inwerk wat die uitdyingstempo beïnvloed. Daar is vroeër verwag die Hubble-konstante sal mettertyd afneem vanweë die invloed van swaartekragwisselwerkings in die heelal, en daar is dus 'n bykomende waarneembare grootheid in die heelal bekend as die vertragingsparameter, wat sterrekundiges vermoed het regstreeks verwant is aan die materiedigtheid van die heelal. Die vertragingsparameter is egter deur twee verskillende groepe gemeet as minder as nul (eintlik deurgaans −1), wat daarop dui dat die Hubble-konstante toeneem namate tyd verloop. Die Nobelprys vir Fisika is in 2011 toegeken vir die ontdekking van dié verskynsel.
Die meting van afstande in die uitdyende heelalWysig
Die topologie van uitdyende ruimteWysig
Die ruimte wat die heelal uitmaak, dy mettertyd uit. Die woorde "ruimte" en "heelal" word dikwels as sinonieme gebruik, maar het in hierdie verband verskillende betekenisse. Ruimte is hier 'n wiskundige begrip wat dui op die driedimensionele variëteit wat ons waarneem, terwyl heelal verwys na alles wat bestaan, insluitende die materie en energie in ruimte, die ekstra dimensies wat opgesluit kan lê in verskillende snare asook die tyd waarin sekere gebeure plaasvind. Die uitdying van ruimte verwys hier slegs na die 3D-variëteit; dit behels dus nie strukture soos ekstra dimensies of 'n buitenste heelal nie.
Die uiteindelike topologie van ruimte hang af van dinge wat ons moet waarneem, en nie dinge wat ons kan uitredeneer nie. Huidige waarnemings dui daarop dat die heelal onbeperk en sonder vreemde vorms is. Ons begrip van die heelal word egter beperk deur kosmologiese horisonne. Die heelal kan onbeperk wees, of dit kan beperk wees; die getuienis wat lei tot die kosmiese inflasie-model van die vroeë heelal dui ook daarop dat die "algehele heelal" baie groter is as die waarneembare heelal. Enige kante of eksotiese vorms of topologieë sal dus nie regstreeks waarneembaar wees nie, want lig het nog nie sulke afmetings aangeneem dat sulke aspekte van die heelal, as hulle bestaan, in ag geneem kan word nie. Vir alle praktiese doeleindes is dit veilig om aan te neem die heelal is onbeperk in ruimte-omvang, sonder kante of vreemde vorms.
Invloed van uitdying op klein skaalWysig
Wetenskaplikes het omvattende toetse gedoen om vas te stel of hierdie aannames geldig en uit waarnemings afgelei is. Kosmoloë het bewyse ontdek wat die aannames bevestig, en as gevolg daarvan word metriese uitdying van die heelal beskou as 'n waargenome eienskap – al kan dit nie regstreeks gesien word nie, het getoetste waarnemings dit in 'n groot mate bevestig.
Edwin Hubble het gedemonstreer dat alle sterrestelsels en verafgeleë astronomiese voorwerpe weg van ons af beweeg, soos voorspel deur 'n uitdying van die heelal. Deur middel van rooiverskuiwing is vasgestel hierdie wegbeweging is eweredig aan die afstand van ons af, 'n eienskap van metriese uitdying. Verdere navorsing het daarop gedui dat hierdie uitdying isotropies en homogeen is en dus nie 'n middelpunt het nie.
Die Koperniese beginsel is nie waarlik op 'n kosmologiese skaal getoets nie totdat metings van die uitwerking van die kosmiese agtergrondstraling op die dinamika van verafgeleë astrofisiese stelsels gedoen is. 'n Groep sterrekundiges van die Europese Suidelike Sterrewag het die temperatuur van 'n verafgeleë intergalaktiese newel wat in termiese ewewig met die kosmiese agtergrondstraling is, gemeet en opgemerk dié straling van die Oerknal was vroeër baie warmer. Die eenvormige afkoeling van die kosmiese agtergrondstraling oor miljarde jare is 'n sterk en regstreeks waarneembare bewys van metriese uitdying.
↑ "Planck Mission Brings Universe Into Sharp Focus" (in Engels). NASA. 21 Maart 2013. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 10 Augustus 2019. Besoek op 21 Maart 2013.
↑ "NASA's Hubble Rules Out One Alternative to Dark Energy" (in Engels). NASA. 14 Maart 2011. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 17 Mei 2017. Besoek op 27 Maart 2011.
↑ Riess, Adam G.; Lucas Macri; Stefano Casertano; Hubert Lampeitl; Henry C. Ferguson; Alexei V. Filippenko; Saurabh W. Jha; Weidong Li; Ryan Chornock (2011-04-01). "A 3% solution: determination of the Hubble Constant with the Hubble Space Telescope and Wide Field Camera 3". The Astrophysical Journal. 730 (2): 119. arXiv:1103.2976. Bibcode:2011ApJ...730..119R. doi:10.1088/0004-637X/730/2/119.
↑ Bennett, Charles L. (27 April 2006). "Cosmology from start to finish". Nature. 440 (7088): 1126–1131. Bibcode:2006Natur.440.1126B. doi:10.1038/nature04803.
↑ Artikel in Desember 2000 in Nature, getiteld The microwave background temperature at the redshift of 2.33771 wat hier gelees kan word . 'n Persvrystelling