Тъмната материя в галактическите купове намеква за съществуването на нова физика

[Малоум 2]

Още Една алтернатива на ТГВ, заради гравитацията:

https://megavselena.bg/reshiha-li-kosmologichnata-konstanta-na-ajnshtajn-koyato-machi-fizicite-poveche-ot-vek/

Решиха ли космологичната константа на Айнщайн, която мъчи физиците повече от век?

Едно число, наречено космологична константа, преодолява микроскопичния свят на квантовата механика и макроскопичния свят на теорията на общата относителност на Айнщайн. Но нито една от двете теории не може да се съгласи с неговата стойност.

Всъщност има такова огромно разминаване между наблюдаваната стойност на тази константа и това, което теорията предсказва, че тя се счита за най-лошата прогноза в историята на физиката.

Разрешаването на това несъответствието може да бъде определено като най-важната цел на теоретичната физика през този век.

Лукас Ломбризер, доцент по теоретична физика в Университета в Женева, Швейцария, въвежда нов начин за оценка на уравненията на гравитацията на Алберт Айнщайн, за да намери стойност за космологичната константа, която почти съвпада с нейната наблюдавана стойност. Той ще публикува своя метод в броя от 10 октомври на списание Physics Letters B.

Историята на космологичната константа започва преди повече от век, когато Айнщайн представя набор от уравнения, днес известни като „полевите уравнения на Айнщайн“, които стават рамката на неговата теория за общата относителност. Уравненията обясняват как материята и енергията изкривяват тъканта на пространството и времето, за да създадат силата на гравитацията. По това време и Айнщайн, и астрономите се съгласяват, че Вселената е фиксирана по размер и че общото пространство между галактиките не се променя. Въпреки това, когато Айнщайн прилага общата относителност към Вселената като цяло, неговата теория предсказва нестабилна Вселена, която или ще се разшири, или ще се свие. За да принуди Вселената да бъде статична, Айнщайн се придържа към космологичната константа.

Близо десетилетие по-късно друг физик, Едвин Хъбъл открива, че Вселената не е статична, а се разширява. Светлината от далечни галактики показва, че всички те се отдалечават една от друга. Това откровение убеждава Айнщайн да изостави космологичната константа от своите полеви уравнения, тъй като вече не е необходимо да се обяснява разширяващата се вселена. Според някои физици, Айнщайн по-късно признава, че въвеждането на космологичната константа е може би най-голямата му грешка.

През 1998 г. наблюденията на далечни свръхнови показват, че Вселената не просто се разширява, но разширяването се ускорява. Галактиките ускорено се отдалечават една от друга, сякаш някаква неизвестна сила преодолява гравитацията и раздвижва тези галактики, отдалечавайки ги една от друга. Физиците са нарекли това загадъчно явление тъмна енергия, тъй като истинската му същност остава загадка.

Иронично но факт, физиците отново въвеждат космологичната константа в полевите уравнения на Айнщайн, този път за да отчитат тъмната енергия. В сегашния стандартен модел на космологията, известен като ΛCDM (Ламбда CDM), космологичната константа е взаимнозаменяема с тъмната енергия. Астрономите дори са оценили стойността й въз основа на наблюдения на далечни свръхнови и колебания в космическия микровълнов фон. Въпреки че стойността е абсурдно малка (от порядъка на 10 ^ -52 на квадратен метър), за мащаба на цялата Вселена е достатъчно значима, за да обясни ускореното разширяване на пространството.

„Космологичната константа [или тъмната енергия] в момента представлява около 70% от енергийното съдържание във Вселената. Това е, което можем да заключим от наблюдаваното ускорено разширение на Вселената. И все пак тази константа все още не се разбира“, казва Ломбризер. „Опитите да я обясним се провалиха и изглежда, че има нещо фундаментално, което ни липсва в разбирането на Космоса. Разгадаването на този пъзел е една от основните изследователски области в съвременната физика. Приема се, че разрешаването на този проблем може да доведе до по-фундаментално разбиране на физиката“.

Смята се, че космологичната константа представлява онова, което физиците наричат „вакуумна енергия“. Теорията на квантовото поле гласи, че дори в напълно празен вакуум на пространството, виртуалните частици изскачат и излизат от съществуване и създават енергия – на пръв поглед абсурдна идея, но такава, която е наблюдавана експериментално. Проблемът възниква, когато физиците се опитват да изчислят приноса й към космологичната константа. Резултатът им се различава от наблюденията драстично, става въпрос за 10 ^ 121 (това е 10, последвано от 120 нули), което е най-голямото несъответствие между теория и експеримент в историята на цялата физика.

Подобно несъответствие накара някои физици да се усъмнят в оригиналните уравнения на гравитацията на Айнщайн; някои дори предложиха алтернативни модели на гравитация. По-нататъшните доказателства за гравитационните вълни от Лазерната интерферометрова гравитационно-вълнова обсерватория (LIGO) само засилиха общата относителност и отхвърлиха много от тези алтернативни теории. Ето защо вместо да преосмисли гравитацията, Ломбризер предприема различен подход, за да реши този космически пъзел.

„Механизмът, който предлагам, не променя полевите уравнения на Айнщайн“, казва Ломбризер. Вместо това, „той добавя допълнително уравнение на върха на полевите уравнения на Айнщайн“.

Гравитационната константа, използвана за първи път в гравитационните закони на Исак Нютон и сега съществена част от полевите уравнения на Айнщайн, описва величината на гравитационната сила между обектите. Счита се за една от основните константи на физиката, вечна и непроменена от началото на Вселената. Ломбризер прави драматичното предположение, че тази константа може да се промени.

В модификацията на Ломбризер на общата относителност, гравитационната константа остава същата в нашата наблюдаема Вселена, но може да варира извън нея. Той предлага многостранен сценарий, при който може да има петна от невидимата за нас Вселена, които имат различни стойности за основните константи.

Тази промяна на гравитацията дава на Ломбризер допълнително уравнение, което свързва космологичната константа със средната сума на материята в пространство-времето. След като отчете прогнозната маса на всички галактики, звезди и тъмна материя на Вселената, той можеше да реши това ново уравнение, за да получи нова стойност за космологичната константа – такава, която е много близка до наблюденията.

Използвайки нов параметър ΩΛ (омега ламбда), който изразява фракцията от Вселената, направена от тъмна материя, той установява, че Вселената е съставена от около 74% тъмна енергия. Това число е много близко до стойността от 68,5%, изчислена от наблюденията. – Подобрението е огромно спрямо невероятното несъответствие, открито от теорията на квантовите полета.

Въпреки че рамката на Ломбризер може да реши проблема с космологичната константа, в момента няма начин този резултат да се тества. Но в бъдеще, ако експериментите от други теории потвърдят уравненията му, това може да означава голям скок в разбирането за тъмната енергия и да предостави инструмент за разрешаване на други космически мистерии."

...

...

Ще почакаме и ще видим, но, че ламбда не е константа , а коефициент (променя се) съм го споменавал и преди. Уравнението  E=m.c^2 е изпълнимо само ако имаме превръщания на "масови" вещеви обекти (познатите ни вещеви от средните мащаби на ЕМПоле, в които изследваме) в полеви - пак фотони от ЕМП и обратно. Тогава отношението на тежка и инертна маса е условно постоянна величина (еднакви начални условия за измерване).

Но, при липса на вещева материя (празно, Космос) - гравитацията е слаба, ентропийно зависима. Само от гравитони, които няма на какво да Действат. Но, поляризация на вакуума от тяхното присъствие (и движение), може да променя характеристиките на Неподвижното ЕМП - временни структури "в празното", които влияят и на движенията на фотоните - все едно са "среда", в която се движат ЕМВълни. Тая възможна промяна, може да се интерпретира "грешно", като гравитационни вълни, а всъщност е преминаване на част от фотони през ентропийно подредено пространство, макар и да са родени от един излъчвател, ще имат различно действие по протежение на "фронт" на вълната. Пространствени промени - въздействия, заради преминаване през ентропийно подредено пространство.

...

 

 

[Шпага]

Преди 54 минути, Малоум 2 said:

Ще почакаме и ще видим, но, че ламбда не е константа , а коефициент (променя се) съм го споменавал и преди.

Така е

Преди 54 минути, Малоум 2 said:

Но, при липса на вещева материя (празно, Космос) - гравитацията е слаба, ентропийно зависима. Само от гравитони, които няма на какво да Действат.

Казаното тук ме подсеща да ви попитам:

След като според ОТО гравитацията е всъщност изкривяване на пространство-времето, това не означава ли, че тази теория автоматично изключва вероятността за съществуването на гравитони?

[Малоум 2]

Преди 4 часа, Шпага said:

След като според ОТО гравитацията е всъщност изкривяване на пространство-времето, това не означава ли, че тази теория автоматично изключва вероятността за съществуването на гравитони?

https://bg.wikipedia.org/wiki/Гравитон

"

Гравитонът е хипотетична елементарна частица, квант - носител на гравитационното взаимодействие. Той е елементарна частица без електрически заряд със спин 2 и две възможни направления на поляризация.

В настояще време отсъства пълноценна теория на квантовата гравитация, но се счита за възможно квантуването на слаби възбуждания на гравитационното поле. В рамките на такава линейна теория, гравитонът е именно това възбуждане. Поради факта, че гравитационното взаимодействие е изключително слабо, експерименталното наблюдаване на отделни гравитони е все още невъзможно.

Хипотезата за съществуването на гравитони се появява благодарение на успеха на квантовата теория на полето (и особено на Стандартния модел) при моделирането на останалите фундаментални взаимодействия с помощта на подобни частици: фотоните в електромагнитното взаимодействие, глуоните в силното взаимодействие, W и Z бозоните в слабото взаимодействие. По аналогия, за гравитационното взаимодействие също трябва да има частица.

Обаче опитите да бъде разширен Стандартния модел с гравитоните се натъква на сериозни теоретически сложности в областта на високите енергии (равни или надвишаващи енергията на Планк). На решаването на този въпрос са посветени няколко теории на квантовата гравитация и в частност теорията на струните. Според нея гравитоните (също както и другите частици) представляват не точкови частици, а състояния на струни, при това не се появят горните проблеми при високите енергии, а в същото време при ниски енергии гравитоните могат да се разглеждат като точкови частици. Тоест, гравитонът е вид приближение към реалността, което може да се използва в областта на ниските енергии.

..."

...

(При мен - гравитонът е обвивка на керна (най-вътрешното начално образувание) на частица с физ.характ. "маса". Честотата на излъчване на "балончета-обвивки", за всеки акт на образуване на керна, е пропорционална на масата на обекта. Така, тези образувания структурират околността на частицата и понеже са образувания с възможно най-малкия "размер", съпровождат частицата и то - веществото е съществено прозрачно за разпространяването на гравитони, т. е., не могат да се екранират от реални обекти. Керновете на частици от "пробно тяло" се образуват върху идващите към тях гравитони, а това е "стъпка" към посоката на гравитон - кернът се образува с мин. енергия на образуване. Но - това е "падане" на пробното тяло към източника на гравитони - сила на привличане и следва пак излъчване на гравитон.)

Гравитоните структурират "празното" пространство също във вид геодезични (излъчването им от телата е с централна симетрия). Както и по ОТО. Но понеже "трептят" в две взаимно  перпендикулярни (едновременно - за всяко пробно тяло), то те могат да структурират-зашнуряват, подобно дълги струни - тъмна енергия. А, в центъра на галактика - подобно силови линии на магнитно поле на тороидална бобина - празно откъм вещество място, но подреден вакуум, който сега го наричат Черна Дупка. А, фактически е цялостно енергийно "хало", въртящо галактиката, като едно цяло. (за вещевите обекти характеристиките на това хало са структурна подложка - образуват се с мин. енергия)

...

[Малоум 2]

Ето косвено "потвърждение", че в центъра на Галактиката има структура, която подобно бобина в свръхпроводимост (космически студ) "изхвърля" магнитното поле, а то влияе на частици, попаднали в него, да излъчват, заради ускорителни процеси:

https://nauka.offnews.bg/news/Novini_1/V-tcentara-na-galaktikata-ni-dvojka-stranni-gigantski-mehura-izlachvat_136553.html

В центъра на галактиката ни двойка странни гигантски мехура излъчват радиация

През 2010 г. астрономите, работещи с космическия гама-телескоп "Ферми", обявиха откриването на два гигантски балона от газ. Тези мехури са разположени централно симетрично над и под равнината на нашата галактика Млечен път, простирайки се разстояние над 25 000 светлинни години. Не е ясен техният произход, както и причината за огромното им количество високоенергийна радиация. 

Съвсем наскоро масивът IceCube в Антарктида съобщи за 10 свръхвисокоенергийни неутрино, идващи като че ли от балоните, което накара някои астрофизици да предположат, че се случват някакви странни субатомни взаимодействия.

В крайна сметка мехурите, открити от "Ферми", станаха още по-загадъчни. 

Два гигантски балона от горещ газ

Образуването на огромни мехури от горещ газ не е лесно. Като начало е нужна много енергия. Не е лесно за обикновена галактика да създаде такава енергия, която да може да раздуе горещ газ на разстояние над 25 000 светлинни години. Но особената ориентация на балоните - простиращи се симетрично над и под нашия галактически център - е силно доказателство, че те може да са свързани с централната свръхмасивна черна дупка, известна като Стрелец А* (Sagittarius A* и съкратено Sag A*).

"Може би преди милиони години Sag A* е изяла нещо огромно, получила е тежко разтройство на стомаха, насочващият се в нея материал се загрява, завърта се в сложен танц на електрическите и магнитни сили и успява да избяга от привличането на хоризонта на събитията, преди да падне вътре. Този материал, екстремно зареден, се втурва далеч от центъра на галактиката, носейки се на струи с частици, ускорени до почти скоростта на светлината. Отдалечавайки се на безопасно  място, тези частици се разпръскват и разреждат, но запазват енергийното си състояние и до днес", пише в Live Science Пол Сътър (Paul Sutter), астрофизик от Университета на Охайо, водещ на Ask a Spaceman и Space Radio.Възможно 

Възможно е и някоя звезда да се е приближила твърде до Sag A * и да е разкъсана на парченца, освобождавайки цялата тази мощна гравитационна енергия, образувайки балоните.

Или може би те нямат нищо общо със самия Sag A *, а с множеството звезди в ядрото - може би десетки или стотици от тези плътно разположени звезди са станали свръхнови едновременно, изхвърляйки тези струи газ извън границите на галактиката. 

Или може би нищо от изброеното.

Без значение какво, мехурите са тук, те са огромни и астрофизиците не ги разбират.

Гама и неутрино

Мехурите на "Ферми" не се виждат с просто око. Въпреки високите си температури, газът в тях е невероятно разреден, което ги прави почти незабележими. Но нещо вътре в тях е може да създаде най-високоенергийния вид светлина - гама лъчите, заради което са забелязани от екипа на "Ферми".

Смятаме, че гама-лъчите се произвеждат вътре в мехурите от космически лъчи, които сами по себе си са високоенергийни частици. Тези частици, най-вече електроните, но вероятно и някои от по-тежки частици, също излъчват характерните гама лъчи.

Понякога космическите лъчи си взаимодействат помежду си, изпълняват някакъв сложен субатомен танц на материята и енергията и освобождават неутрино, почти безмасова частица, която взаимодейства с другите частици само чрез слабата ядрена сила - нещо, което означава, че почти никога не взаимодействат с нормалната материя.

Обсерваторията IceCube, разположена на географския Южен полюс, използва един кубичен километър чист антарктически лед като детектор за неутрино - всеки път, когато се случи рядкото събитие някое високоенергийно неутрино да премине през леда и да взаимодейства с молекула вода, се предизвиква верижна реакция, която води до поредица от по-познати частици и оптична светлина.

Поради естеството на своите детектори, IceCube не е толкова добър в определянето от къде идва неутриното. Към днешна дата обаче е открил 10 от тези малки призраци, идващи приблизително от посоката на двата балона на "Ферми".

Дали това е съвпадение?

Субатомен пъзел

Така че нещо може да произвежда тези изключително екзотични неутрино в мехурите на Ферми. Или не - това може да е просто съвпадение и частиците неутрино наистина идват от някаква далечна част на Вселената зад балоните.

Освен това, по някакъв начин космическите лъчи произвеждат гама лъчи, макар че не е съвсем сигурно как. Възможно е с повече късмет  IceCube да улови както гама лъчи, така и правилния вид неутрино (те са три), които да идват от взаимодействия вътре в мехурите. Това би било голяма стъпка в обяснението на естеството на самите мехури и да даде представа за техния произход.

Наскоро екип от изследователи проследи наличните данни, като дори добави резултати от новия оперативен детектор на вода на висока надморска височина на ефекта на Черенков (High Altitude Water Cherenkov - много добър наземен телескоп за гама лъчи) и комбинира тази информация с различни теоретични модели за мехурите, търсейки само за правилната комбинация. 

При един възможен сценарий, протоните вътре в балоните понякога се блъскат един в друг и произвеждат пиони, които са екзотични частици, които бързо се разпадат в гама лъчи. В друг, потокът от високоенергийни електрони в мехурите взаимодейства с непрекъснато присъстващото излъчване на космическия микровълнов фон, засилвайки няколко фотона в гама режим. В трети модел ударните вълни по външните ръбове на мехурите използват магнитни полета, за да задвижат локални частици до високи скорости, които след това започват да излъчват космически лъчи.

Но опитвайки всички възможности, авторите на това проучване не можаха да намерят нито един от сценариите (или комбинация от тези сценарии), в който да се съгласуват всички данни.

Накратко, ние все още не знаем какво управлява излъчването на гама лъчи от мехурите, дали от там идват частиците неутрино, или какво в крайна сметка е направило балоните.

Но точно така работи науката: събиране на данни, изключване на хипотези и стъпка напред. 

Справка: Correlation of high energy neutrinos and gamma rays on the direction of Fermi Bubbles, Paola Alvarez-Hurtado, et al., arXiv.org"

...

...