Применение специальной теории относительности на практике, подсчитывая галактики

У ученых, изучающих космос, есть излюбленная философия, известная как "принцип посредственности", которая по сути предполагает, что в Земле, Солнце или галактике Млечный Путь нет ничего особенного по сравнению с остальной Вселенной.

Теперь новое исследование добавляет еще одно доказательство в пользу посредственности: в среднем, галактики находятся в покое по отношению к ранней Вселенной, рассказывают в Колорадском университете в Боулдере.

Результаты исследования, проведенного профессором астрофизики из этого вуза Джереми Дарлингом, были недавно опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters

«Что говорит нам это исследование, так это то, что у нас чудное движение, но это чудное движение согласуется со всем, что мы знаем о Вселенной – здесь нет ничего особенного», – сказал Дарлинг. «Мы не особенные ни как галактика, ни как наблюдатели».

Приблизительно 35 лет назад исследователи обнаружили космический микроволновой фон, представляющий собой электромагнитное излучение, оставшееся после формирования Вселенной во время Большого взрыва. Космический микроволновой фон кажется более теплым в направлении нашего движения и холоднее в стороне от нашего движения.

Из этого свечения ранней Вселенной ученые могут заключить, Солнце и Земля, вращающаяся вокруг него, движутся в определенном направлении с определенной скоростью. Исследователи обнаружили, что наша вероятная скорость составляет часть процента от скорости света – небольшая, но не нулевая.

Ученые могут самостоятельно проверить этот вывод путем подсчета видимых с Земли галактик или составления их яркости. Они могут сделать это в значительной степени благодаря специальной теории относительности Альберта Эйнштейна в 1905 году, объясняющей, как скорость влияет на время и пространство. В этом случае человек на Земле, смотрящий на Вселенную в одном направлении — в том же направлении, в котором движутся Солнце и Земля, — должен увидеть галактики, более яркие, голубые и сконцентрированные. Аналогично, глядя в другую сторону, человек должен увидеть галактики, более темные, красные и расположенные дальше друг от друга.

Но когда в последние годы исследователи пытались сосчитать галактики – а это трудно сделать точно – они получали цифры, которые говорили о том, что Солнце движется гораздо быстрее, чем считалось ранее, что противоречит стандартной космологии.

«Трудно подсчитать галактики на всем небе – обычно приходится ограничиваться полушарием или меньше», – говорит Дарлинг. «И кроме того, наша собственная галактика мешает этому. В ней есть пыль, из-за которой вы найдете меньше галактик, и они будут тусклее по мере приближения к нашей галактике».

Дарлинг был заинтригован и озадачен этой космологической загадкой, поэтому решил провести собственное расследование. Он уже знал, что недавно были проведены два обзора, которые могли бы помочь повысить точность подсчета галактик и пролить свет на загадку скорости: одно из них называется Обзор неба Очень большим массивом (VLASS) в Нью-Мексико, а другой – Обзор континуума Австралийским следопытом квадратно-километрового массива (RACS) в Австралии.

Вместе эти обзоры позволили Дарлингу изучить все небо, объединив виды северного и южного полушарий. Важно, что в новых обзорах также использовались радиоволны, что позволило легче "видеть" сквозь пыль Млечного Пути, тем самым улучшая представление о Вселенной.

Когда Дарлинг проанализировал результаты опросов, он обнаружил, что количество галактик и их яркость полностью совпадают со скоростью, которую исследователи ранее определили по космическому микроволновому фону.

«Мы находим яркое направление и тусклое направление – мы находим направление, где галактик больше, и направление, где галактик меньше», - сказал он. «Большая разница в том, что оно совпадает с ранней Вселенной с космического микроволнового фона и имеет правильную скорость. Наша космология в полном порядке».

Поскольку выводы Дарлинга отличаются от предыдущих результатов, его статья, вероятно, станет толчком к проведению различных дальнейших исследований, которые подтвердят или опровергнут его результаты.

Но кроме того, что эти результаты продвигают вперед область космологии, они являются хорошим реальным примером специальной теории относительности Эйнштейна и демонстрируют, как исследователи все еще применяют теорию на практике, спустя более 100 лет после того, как знаменитый физик впервые предложил ее.

«Мне нравится идея, что этот основной принцип, о котором Эйнштейн рассказал нам давным-давно, можно увидеть», – говорит Дарлинг. «Это действительно эзотерическая вещь, которая кажется очень странной, но если вы возьмете и сосчитаете галактики, то сможете увидеть этот утонченный эффект. Это не такая уж эзотерическая или странная вещь, как вы можете подумать».

! Читайте еще интересные новости о космосе на сайте или следите за ними на Facebook.