Tin tức Vũ trụ TV

Lực hấp dẫn gây ra sự đồng nhất của vũ trụ

Ngày:
Th10 24, 2020
Tóm lược:

Lực hấp dẫn có thể đẩy nhanh quá trình đồng nhất không-thời gian khi vũ trụ phát triển.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Trong quá trình giãn nở của nó, vũ trụ phát triển theo hướng hiện tại của nó, là trạng thái đồng nhất và đẳng hướng trên quy mô lớn. Điều này được suy ra, trong số những thứ khác, từ phép đo cái gọi là bức xạ nền như được nhìn thấy độc đáo trong hình ảnh bầu trời đầy đủ của dữ liệu WMAP. Kết quả mới được công bố trên tạp chí nổi tiếng PRL cho thấy rằng sự đồng nhất trong lớp mô hình vũ trụ được nghiên cứu đã được lý thuyết hấp dẫn của Einstein giải thích hoàn toàn và không cần sửa đổi thêm. (© Nhóm Khoa học NASA / WMAP)
Trong quá trình giãn nở của nó, vũ trụ phát triển theo hướng hiện tại của nó, là trạng thái đồng nhất và đẳng hướng trên quy mô lớn. Điều này được suy ra, trong số những thứ khác, từ phép đo cái gọi là bức xạ nền như được nhìn thấy độc đáo trong hình ảnh bầu trời đầy đủ của dữ liệu WMAP. Kết quả mới được công bố trên tạp chí nổi tiếng PRL cho thấy rằng sự đồng nhất trong lớp mô hình vũ trụ được nghiên cứu đã được lý thuyết hấp dẫn của Einstein giải thích hoàn toàn và không cần sửa đổi thêm.
(© Nhóm Khoa học NASA / WMAP)

Sự tiến hóa theo thời gian của vũ trụ từ Vụ nổ lớn đến nay được mô tả bằng các phương trình trường của thuyết tương đối rộng của Einstein. Tuy nhiên, vẫn còn một số câu hỏi mở về động lực học vũ trụ, mà nguồn gốc của chúng nằm ở sự khác biệt được cho là giữa lý thuyết và quan sát. Một trong những câu hỏi mở này là: Tại sao vũ trụ ở trạng thái hiện tại lại đồng nhất trên quy mô lớn?

Từ Vụ nổ lớn đến nay

Người ta cho rằng vũ trụ ở trong trạng thái cực đoan ngay sau vụ nổ Big Bang, đặc biệt là sự dao động mạnh về độ cong của không thời gian. Trong suốt quá trình giãn nở lâu dài, vũ trụ sau đó tiến hóa theo trạng thái hiện tại, đồng nhất và đẳng hướng trên quy mô lớn – nói một cách đơn giản: vũ trụ trông giống nhau ở mọi nơi. Điều này được suy ra, trong số những thứ khác, từ phép đo bức xạ nền, có vẻ rất đồng nhất trong mọi hướng quan sát. Sự đồng nhất này đáng ngạc nhiên là ngay cả hai vùng của vũ trụ được tách ra khỏi nhau một cách nhân quả – tức là chúng không thể trao đổi thông tin – vẫn thể hiện các giá trị bức xạ nền giống hệt nhau.

Các lý thuyết thay thế

Để giải quyết mâu thuẫn được cho là này, cái gọi là lý thuyết lạm phát đã được phát triển, giả thuyết một giai đoạn mở rộng cực kỳ nhanh chóng ngay sau Vụ nổ lớn, do đó có thể giải thích sự đồng nhất trong bức xạ nền.

Tuy nhiên, giai đoạn này có thể được giải thích như thế nào trong bối cảnh lý thuyết của Einstein đòi hỏi một số sửa đổi của lý thuyết, điều này có vẻ giả tạo và không thể xác minh trực tiếp.

Phát hiện mới: Đồng nhất hóa bằng lực hút

Cho đến nay vẫn chưa rõ liệu sự đồng nhất của vũ trụ có thể được giải thích hoàn toàn bằng các phương trình của Einstein hay không. Lý do cho điều này là sự phức tạp của các phương trình và khó khăn liên quan để phân tích các giải pháp của chúng – mô hình cho vũ trụ – và dự đoán hành vi của chúng.

Trong một vấn đề cụ thể, sự tiến hóa theo thời gian của những sai lệch mạnh ban đầu so với trạng thái đồng nhất như sóng hấp dẫn vũ trụ phải được phân tích bằng toán học. Nó phải được chứng minh rằng chúng phân rã trong quá trình giãn nở, do đó cho phép vũ trụ có được cấu trúc đồng nhất của nó.

Những phân tích như vậy dựa trên các phương pháp toán học hiện đại trong lĩnh vực phân tích hình học. Cho đến nay, các phương pháp này chỉ có thể đạt được kết quả như vậy đối với những sai lệch nhỏ so với hình học không-thời gian thuần nhất. David Fajman từ Đại học Vienna hiện đã lần đầu tiên thành công trong việc chuyển các phương pháp này cho trường hợp có độ lệch lớn tùy ý.


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Vienna cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. David Fajman. Lực hút trong tương lai trong 2 1 Chiều Λ Trọng lực . Các Thư Đánh giá Vật lý , 2020; 125 (12) DOI: 10.1103 / PhysRevLett.125.121102

Bài viết liên quan

Bài viết mới