Cuestiones relacionadas con la "creación del universo a partir de la nada" en cosmología cuántica

Lo siguiente es lo que sé sobre el universo:

Aún no hay ninguna conclusión. Cabe mencionar que el punto de vista de Stephen Hawking es relativamente fácil de aceptar: el universo es limitado e ilimitado, y sólo tiene unas pocas dimensiones más que la tierra. Por ejemplo, nuestra Tierra es limitada pero ilimitada. En la Tierra, no importa si vas del Polo Sur al Polo Norte o del Polo Norte al Polo Sur, nunca podrás encontrar los límites de la Tierra, pero no puedes pensar que la Tierra es infinita. De hecho, todos sabemos que la Tierra es finita. Esto es cierto para la Tierra, y también lo es para el universo.

¿Cómo entendemos cuántas dimensiones más tiene el universo que la tierra? Por ejemplo: una pequeña bola rueda por el suelo y cae en un pequeño agujero. Desde nuestra perspectiva, la pequeña bola existe, y. todavía existe Dentro del agujero, porque los humanos somos "tridimensionales" y para un animal, la conclusión que saca es: ¡la bola ya no existe! ¿Por qué llegó a esa conclusión? Porque vive en un mundo "bidimensional" y no puede comprender claramente los acontecimientos "tridimensionales". Del mismo modo, los humanos vivimos en un mundo "tridimensional" y es difícil entender un universo con varias dimensiones más que el nuestro. Ésta es precisamente la razón por la que la pregunta "cómo es el universo" no puede explicarse con claridad.

1. Universo uniforme

Durante mucho tiempo, la gente ha creído que la tierra es el centro del universo. Copérnico puso patas arriba esta visión y creyó que el sol era el centro del universo. La Tierra y otros planetas giran alrededor del Sol y las estrellas están incrustadas en la capa más externa de la esfera celeste. Bruno creía además que el universo no tiene centro y que todas las estrellas son soles distantes.

Ya sea la teoría geocéntrica de Ptolomeo o la teoría heliocéntrica de Copérnico, ambas creen que el universo es limitado. La Iglesia apoya el argumento de que el universo es finito. Sin embargo, Bruno realmente se atrevió a hablar del universo. Es infinito, lo que provoca un debate a largo plazo sobre si el universo es finito o infinito. La controversia no terminó cuando la iglesia quemó vivo a Bruno. Las personas que defienden que el universo es finito dicen: "¿Cómo puede el universo ser infinito?" De hecho, esta pregunta no es fácil de explicar con claridad. Quienes defienden que el universo es infinito preguntan: "¿Cómo puede ser finito el universo?". Esta pregunta también es difícil de responder.

Con el desarrollo de la tecnología de observación astronómica, la gente ha visto que, como decía Bruno, la estrella es el sol lejano. La gente también se da cuenta de que la Vía Láctea es una gran galaxia compuesta por innumerables sistemas solares. Nuestro sistema solar está en el borde de la Vía Láctea y gira alrededor del centro de la Vía Láctea a una velocidad de unos 250 kilómetros por segundo. aproximadamente 2,5 veces para hacer una revolución alrededor del centro de la Vía Láctea en miles de millones de años. El diámetro del Sistema Solar es de aproximadamente 1 año luz en el mejor de los casos, mientras que el diámetro de la Vía Láctea llega a los 100.000 años luz. La Vía Láctea está compuesta por más de 100 mil millones de estrellas. La posición del sistema solar en la Vía Láctea es realmente como un grano de arena en la ciudad de Beijing. Más tarde se descubrió que nuestra Vía Láctea también forma un cúmulo de galaxias más grande con otras galaxias. El diámetro del cúmulo de galaxias es de unos 107 años luz (10 millones de años luz). Actualmente, la distancia de observación de los telescopios ha alcanzado más de 10 mil millones de años luz. Dentro del rango visible hay innumerables cúmulos de galaxias. Estos cúmulos de galaxias ya no forman cúmulos más grandes, sino que están distribuidos de manera uniforme e isotrópica. Esto significa que por debajo de la escala de 10 a la séptima potencia de años luz, la materia se distribuye en cúmulos. Los satélites giran alrededor de planetas, y los planetas y cometas giran alrededor de estrellas, formando sistemas solares. Estos sistemas solares constan de uno, dos, tres o más soles y sus planetas. Una galaxia con dos soles se llama galaxia binaria y una galaxia con más de tres soles se llama galaxia cúmulo. Cientos de miles de millones de sistemas solares se unen para formar la Vía Láctea, y todas las estrellas (sistemas solares) que forman la Vía Láctea giran alrededor del mismo centro de gravedad: el Centro Galáctico. Innumerables galaxias forman cúmulos de galaxias, y las galaxias del cúmulo también giran alrededor de su centro de gravedad único. Sin embargo, ya no existe una estructura de cúmulo entre cúmulos de galaxias. Cada cúmulo de galaxias está distribuido uniformemente y se mueve de manera irregular. Mirando desde todas las direcciones de nuestro planeta, la situación es similar. En términos generales, los puntos intrínsecos de una galaxia son como moléculas de gas en un recipiente, distribuidas uniformemente y moviéndose de manera irregular. Esto significa que por encima de una escala de 10 a la octava potencia de años luz (100 millones de años luz), la distribución de la materia en el universo ya no está agrupada, sino distribuida uniformemente. Dado que la luz necesita tiempo para propagarse, la galaxia que vemos a 100 millones de años luz de nosotros es en realidad el aspecto que tenía hace 100 millones de años. Por tanto, lo que vemos con los telescopios no son sólo galaxias lejanas en el espacio, sino también su pasado.

Desde la perspectiva de un telescopio, los cúmulos de galaxias están distribuidos uniforme e isotrópicamente sin importar qué tan lejos estén.

Así podemos creer que la distribución uniforme de la materia a escala cósmica (por encima de 10 elevado a la quinta potencia de años luz) no es algo que sólo existe ahora, sino que existe desde hace mucho tiempo. .

Como resultado, los astrofísicos propusieron una regla, el llamado principio cosmológico. Este principio establece que a escala cósmica, el espacio tridimensional es uniforme e isotrópico en cualquier momento. Ahora parece que el principio cosmológico es correcto. Todas las galaxias son similares y tienen procesos evolutivos similares. Por lo tanto, las galaxias distantes que vemos con telescopios son a la vez imágenes de su pasado e imágenes del pasado de nuestra galaxia. El telescopio no sólo mira el espacio, sino también el tiempo y nuestra historia.

2. Universo finito e ilimitado

Después de que Einstein publicara la teoría general de la relatividad, considerando que la gravitación universal es mucho más débil que la fuerza electromagnética, es imposible estudiar las moléculas, los átomos. , núcleos, etc. tuvieron un impacto importante, por lo que se centró en la astrofísica. Cree que el universo es el área donde la relatividad general puede resultar útil.

Einstein publicó la teoría general de la relatividad en 1915 y propuso un modelo de universo basado en la relatividad general en 1917. Este es un modelo completamente inesperado. En este modelo, el espacio tridimensional del universo es finito e ilimitado y no cambia con el tiempo. En el pasado, la gente creía que limitado significaba tener límites, mientras que infinito significaba no tener límites. Einstein distinguió entre los dos conceptos de finito y filo.

Un escritorio rectangular tiene un largo y ancho determinado, así como un área determinada, por lo que su tamaño es limitado. Al mismo tiempo, tiene cuatro lados obvios, por lo que tiene aristas. Si un pequeño escarabajo se arrastra sobre él, llegará rápidamente al borde de la mesa sin importar en qué dirección se arrastre. Entonces el escritorio es un espacio bidimensional finito con bordes. Si el tablero de la mesa se extiende infinitamente en todas direcciones y se convierte en un plano en la geometría euclidiana, entonces este plano euclidiano es un espacio bidimensional infinito.

Veamos de nuevo la superficie de una pelota de baloncesto. Si el radio de la pelota es r, entonces el área de la esfera es 4πr elevada a la potencia 2, y el tamaño es limitado. Sin embargo, esta esfera bidimensional no tiene límites. Si un pequeño escarabajo se arrastra sobre él, nunca llegará al final. Por tanto, la superficie del baloncesto es un espacio bidimensional finito e ilimitado.

Según los principios cosmológicos, a escala cósmica, el espacio tridimensional es uniforme e isotrópico. Einstein creía que dicho espacio tridimensional debía ser un espacio de curvatura constante, lo que significa que el grado de curvatura de cada punto en el espacio debía ser el mismo, es decir, debía tener la misma curvatura. Debido a la existencia de materia, el espacio-tiempo de cuatro dimensiones debería ser curvo. El espacio tridimensional también debería ser curvo en lugar de plano. Einstein consideró que tal universo era probablemente una hiperesfera tridimensional. La hiperesfera tridimensional no es una esfera ordinaria, sino una generalización de la esfera bidimensional. Una esfera normal tiene lados finitos, su volumen es 4/3πr elevado a la tercera potencia y sus lados son esferas bidimensionales. La hiperesfera tridimensional es finita e ilimitada. Las criaturas tridimensionales que viven en ella (por ejemplo, los humanos somos criaturas tridimensionales con largo, ancho y alto) no pueden tocar los bordes sin importar en qué dirección se muevan. Si continúa hacia el norte, eventualmente regresará desde el sur.

Los principios cosmológicos también creen que la isotropía uniforme del espacio tridimensional se mantiene en todo momento. Einstein creía que la situación de orden más simple es un universo estático, es decir, un universo que no cambia con el tiempo. Mientras un universo así sea uniformemente isotrópico en un momento determinado, seguirá siendo uniformemente isotrópico para siempre.

Einstein intentó resolver las ecuaciones de campo de la relatividad general bajo el supuesto de que el espacio tridimensional es uniforme e isotrópico y no cambia con el tiempo. Las ecuaciones de campo son muy complejas y requieren conocimiento de las condiciones iniciales (las condiciones iniciales del universo) y las condiciones de contorno (las condiciones en el borde del universo) para resolverlas. Originalmente, era muy difícil resolver tal ecuación, pero Einstein era muy inteligente. Imaginó que el universo era finito e ilimitado y sin bordes, no habría necesidad de condiciones de contorno. También supuso que el universo era estático, igual ahora que en el pasado, y que las condiciones iniciales no eran necesarias. Junto con la restricción de simetría (que requiere una isotropía uniforme en el espacio tridimensional), las ecuaciones de campo se vuelven mucho más fáciles de resolver. Pero todavía no hay resultados. Después de muchas reflexiones, Einstein finalmente entendió la razón por la que no podía encontrar una solución: la relatividad general puede considerarse como una extensión de la ley de la gravitación universal, que sólo incluye el "efecto de atracción" y no el "efecto de repulsión". Para mantener un universo que no cambia con el tiempo, debe haber un equilibrio entre el efecto repulsivo y el efecto atractivo.

Esto significa que es imposible derivar un universo "estático" a partir de las ecuaciones de campo de la relatividad general. Para llegar a un universo estático, se deben modificar las ecuaciones de campo. Entonces añadió un "término repulsivo" a la ecuación, llamado término cósmico. De esta forma, Einstein finalmente calculó un modelo de universo estático, isotrópico uniforme, finito e ilimitado. Todos estuvieron muy emocionados por un tiempo. La ciencia finalmente nos dijo que el universo no cambia con el tiempo y es finito e ilimitado. Parece que el debate sobre si el universo es finito o infinito puede llegar a su fin.

3. Universo en expansión o pulsante

Unos años más tarde, Friedman, un matemático poco conocido de la antigua Unión Soviética, aplicó ecuaciones de campo sin añadir términos cosmológicos y obtuvo un modelo A. del universo en expansión o pulsante. El universo de Friedmann también es uniforme e isotrópico en el espacio tridimensional, pero no es estático. Este modelo del universo cambia con el tiempo en tres situaciones. En el primer caso, la curvatura del espacio tridimensional es negativa; en el segundo caso, la curvatura del espacio tridimensional es cero, es decir, el espacio tridimensional es plano; del espacio tridimensional es positivo. En los dos primeros casos, el universo continúa expandiéndose; en el tercer caso, el universo primero se expande, alcanza un valor máximo, luego comienza a contraerse, luego se expande nuevamente y luego se contrae nuevamente... Por lo tanto, el tercer tipo de universo. está pulsando. El Universo de Friedman se publicó originalmente en una revista menos conocida. Posteriormente, algunos matemáticos y físicos de Europa occidental obtuvieron modelos similares del universo. Einstein se emocionó cuando conoció este modelo de un universo en expansión o pulsante. Cree que su modelo no es bueno y debería abandonarse. El modelo de Friedman es el modelo correcto del universo.

Al mismo tiempo, Einstein afirmó que se había equivocado al añadir un término cósmico a la ecuación de campo de la relatividad general. La ecuación de campo no debería contener un término cósmico, sino que debería ser la misma que antes. Pero el término cósmico es como el diablo liberado de la botella en "Las mil y una noches" y nunca podrá recuperarse. Las generaciones posteriores ignoraron la opinión de Einstein y continuaron discutiendo el significado del término cósmico. Hoy en día existen dos tipos de ecuaciones de campo de la relatividad general, una sin términos cosmológicos y otra con términos cosmológicos, las cuales están siendo aplicadas y estudiadas por expertos.

Ya alrededor de 1910, los astrónomos descubrieron que los espectros de la mayoría de las galaxias tenían un desplazamiento hacia el rojo, y que los espectros de algunas galaxias también tenían un desplazamiento hacia el púrpura. Estos fenómenos pueden explicarse por el efecto Doppler. Cuando recibimos la luz emitida por una fuente de luz que está lejos de nosotros, sentiremos que su frecuencia disminuye, su longitud de onda se hace más larga y las líneas espectrales se desplazan al rojo, es decir, las líneas espectrales se mueven hacia la longitud de onda larga. dirección. Por el contrario, hacia la fuente de luz que viene hacia nosotros, las líneas espectrales se desplazarán hacia la dirección de longitud de onda corta, lo que dará como resultado un desplazamiento violeta. Este fenómeno es similar al efecto Doppler del sonido. Muchas personas han tenido esta experiencia: el chirrido de un tren que se aproxima es particularmente agudo y áspero, mientras que el chirrido de un tren que se aleja de nosotros es evidentemente sordo. Este es el efecto Doppler de las ondas sonoras. Sentimos que la frecuencia de las ondas sonoras emitidas por una fuente de sonido que se aproxima aumenta y sentimos que la frecuencia de las ondas sonoras emitidas por una fuente de sonido que se aleja de nosotros disminuye.

Si consideramos el corrimiento al rojo y al violeta de las galaxias como efecto Doppler, entonces la mayoría de las galaxias se están alejando de nosotros y solo unas pocas se acercan a nosotros. Investigaciones posteriores descubrieron que esas galaxias desplazadas hacia el púrpura que se acercan a nosotros están todas en nuestro propio cúmulo de galaxias local (el cúmulo de galaxias donde se encuentra nuestra Vía Láctea se llama cúmulo de galaxias local). La mayoría de las galaxias en este cúmulo de galaxias están desplazadas al rojo y algunas están desplazadas al púrpura, mientras que las galaxias de otros cúmulos de galaxias están todas desplazadas al rojo.

En 1929, el astrónomo estadounidense Hubble resumió algunos datos de observación de aquella época y propuso una regla empírica según la cual el corrimiento al rojo de las galaxias extragalácticas (es decir, otras galaxias fuera de nuestra Vía Láctea) es proporcional a su distancia al centro. de nuestra Vía Láctea. Dado que el desplazamiento hacia el rojo del efecto Doppler es proporcional a la velocidad de la fuente de luz, la ley anterior también se expresa como: la velocidad de recesión de las galaxias extragalácticas es proporcional a su distancia de nosotros:

V=HD

Donde V es la velocidad de retroceso de las galaxias extragalácticas y D es su distancia al centro de nuestra Vía Láctea. Esta ley se llama ley de Hubble y la constante de proporcionalidad H se llama constante de Hubble. Según la ley de Hubble, todas las galaxias extragalácticas se alejan de nosotros, y cuanto más lejos están de nosotros, más rápido se escapan.

La ley reflejada por la ley de Hubble es consistente con la teoría de la expansión del universo. El desplazamiento hacia el púrpura de las galaxias individuales se puede explicar de esta manera: las galaxias dentro del cúmulo de galaxias local giran alrededor de su centro de gravedad último, por lo que siempre habrá un pequeño número de galaxias acercándose a nuestra Vía Láctea en un período de tiempo determinado. Este fenómeno de cambio púrpura no tiene nada que ver con la expansión general del universo.

La ley de Hubble apoya en gran medida el modelo del universo de Friedman. Sin embargo, la gente se sorprendería si miraran los gráficos de los datos que utilizó Hubble cuando ideó sus leyes. En el diagrama de la relación entre distancia y corrimiento al rojo, los puntos marcados por Hubble no están concentrados cerca de una línea recta, sino que están relativamente dispersos. ¿Cómo se atreve Hubble a concluir que los puntos deberían dibujarse como una línea recta? Una posible respuesta es que Hubble capturó la esencia del patrón y omitió los detalles. Otra posibilidad es que Hubble ya conociera la teoría de la expansión cósmica en ese momento, por lo que creyó audazmente que sus observaciones eran consistentes con esta teoría. En el futuro, los datos de observación se volvieron cada vez más precisos y los puntos en el gráfico de datos se concentraron cada vez más cerca de la línea recta. La ley de Hubble finalmente fue confirmada por una gran cantidad de observaciones experimentales.

4. ¿Es el universo finito o infinito?

Ahora, volvemos al tema anterior. ¿Es el universo finito o infinito? Partimos de la teoría general de la relatividad y del universo. Este tema se explora desde la perspectiva de los modelos del universo explosivo y las observaciones astronómicas.

Un universo que satisfaga el principio cosmológico (espacio tridimensional uniforme e isotrópico) debe ser infinito. Pero es necesario discutir si es limitado o no en tres situaciones.

Si la curvatura del espacio tridimensional es positiva, entonces el universo será finito e infinito. Sin embargo, es diferente del universo estático finito e ilimitado de Einstein. Este universo es dinámico, cambiará con el tiempo, pulsa constantemente y no puede ser estático. Este universo comenzó a explotar y expandirse a partir de una singularidad con un volumen de espacio infinitesimal. La densidad de la materia en esta singularidad es infinita, la temperatura es infinitamente alta, la curvatura del espacio es infinita y la curvatura del espacio-tiempo de cuatro dimensiones también es infinita. Durante el proceso de expansión, la temperatura del universo disminuye gradualmente y la densidad de la materia, la curvatura del espacio y la curvatura del espacio-tiempo disminuyen gradualmente. Después de que el volumen se expanda a un valor máximo, se contraerá. Durante el proceso de contracción, la temperatura vuelve a subir, la densidad de la materia, la curvatura del espacio y la curvatura del espacio-tiempo aumentan gradualmente y finalmente alcanza un punto novedoso. Mucha gente cree que el universo comenzará a expandirse nuevamente después de alcanzar un punto de novedad. Obviamente, el volumen de este universo es finito. Es un universo pulsante, finito e ilimitado.

Si la curvatura del espacio tridimensional es cero, es decir, el espacio tridimensional es plano (hay materia en el universo, y el espacio-tiempo tetradimensional es curvo) , entonces el universo tiene un espacio tridimensional infinito desde el principio. Volumen, este volumen tridimensional infinito inicial es singular (es decir, la singularidad "infinita"). El Big Bang comenzó a partir de esta singularidad "infinita". La explosión no ocurrió en un punto determinado del espacio tridimensional inicial, sino en cada punto del espacio tridimensional inicial. Es decir, el Big Bang ocurrió en toda la singularidad "infinita". Esta singularidad "infinita". La temperatura es infinitamente alta, la densidad es infinita y la curvatura del espacio-tiempo también es infinita (la curvatura del espacio tridimensional es cero). Después de la explosión, toda la "singularidad" comenzó a expandirse y se convirtió en un espacio-tiempo normal, no singular, y la temperatura, la densidad y la curvatura del espacio-tiempo disminuyeron gradualmente. Este proceso continuará para siempre. Esta es una imagen difícil de entender: un volumen infinito que se expande constantemente. Evidentemente, este tipo de universo es infinito, es un universo infinito e ilimitado.

La situación en la que la curvatura del espacio tridimensional es negativa es similar a la situación en la que la curvatura del espacio tridimensional es cero. El universo tenía un volumen tridimensional infinito al principio, y este volumen inicial también era extraño, es decir, la singularidad tridimensional "infinita". Su temperatura y densidad son infinitamente altas y sus curvaturas tridimensionales y cuatridimensionales son infinitas. El Big Bang se produjo en toda la "singularidad". Después de la explosión, el volumen tridimensional infinito se expandirá para siempre y la temperatura, la densidad y la curvatura disminuirán gradualmente. Este también es un universo infinito, para ser precisos, un universo infinito.

Entonces, ¿a cuál de las tres situaciones anteriores pertenece nuestro universo? ¿La curvatura espacial de nuestro universo es positiva, negativa o cero? Esta pregunta debe determinarse mediante observación.

Las investigaciones sobre la relatividad general muestran que existe una densidad crítica ρc para la materia en el universo, que es aproximadamente de tres núcleos (protones o neutrones) por metro cúbico. Si la densidad de materia en nuestro universo ρ es mayor que ρc, la curvatura del espacio tridimensional es positiva y el universo es finito e ilimitado; si ρ es menor que ρc, la curvatura del espacio tridimensional es negativa y; el universo es infinito e ilimitado. Por tanto, al observar la densidad media de la materia en el universo, podemos determinar a qué tipo pertenece nuestro universo, si es finito o infinito.

Además, existe otro criterio que es el factor de desaceleración. El corrimiento al rojo de las galaxias extragalácticas refleja una expansión desacelerada, es decir, la velocidad a la que las galaxias extragalácticas se alejan de nosotros disminuye constantemente. A partir de la velocidad de desaceleración también se puede determinar el tipo de universo.

Si el factor de desaceleración q es mayor que 1/2, la curvatura del espacio tridimensional será positiva y el universo se encogerá cuando se expanda hasta cierto punto si q es igual a 1/2, la curvatura del; el espacio tridimensional será cero y el universo se expandirá para siempre si q es menor que 1/2. La curvatura del espacio tridimensional será negativa y el universo se expandirá para siempre.

La Tabla 3 enumera las situaciones relevantes:

Tabla 3

Factor de desaceleración para el desplazamiento hacia el rojo de la densidad de materia en el universo Curvatura espacial tridimensional Expansión del tipo de universo características

p>

ρ＞ρc q>1/2 Pulsación positiva finita ilimitada

ρ＝ρc q＝1/2 Cero infinita expansión eterna ilimitada

ρ＜ρc q<1 /2 Negativa infinita expansión eterna ilimitada

Tenemos dos criterios para determinar a qué tipo pertenece nuestro universo. Los resultados de la observación muestran que ρ<ρc, la curvatura espacial de nuestro universo es negativa, es un universo infinito y se expandirá para siempre. Desafortunadamente, la observación del factor de desaceleración da el resultado opuesto, q>1/2, ¡lo que muestra! que nosotros La curvatura espacial del universo es positiva. El universo es finito, ilimitado, pulsante y retrocederá cuando se expanda hasta cierto punto. ¿Qué conclusión es correcta? Algunas personas tienden a creer que la observación del factor de desaceleración es más confiable y especulan que puede haber algo de materia oscura en el universo que se ha ignorado. Si se encuentra esta materia oscura, se descubrirá que. ρ es en realidad mayor que ρc. Otros creen lo contrario. Algunas personas creen que, aunque los dos métodos de observación tienen conclusiones opuestas, la curvatura espacial obtenida no es muy diferente de cero. Quizás la curvatura espacial del universo sea cero. Sin embargo, para unificar la comprensión de todos, se necesitan más observaciones experimentales y escrutinio teórico. Hoy en día todavía no estamos seguros de si el universo es finito o infinito. Sólo podemos estar seguros de que el universo no tiene límites y ahora se está expandiendo. Además, también sabemos que la expansión comenzó hace entre 10 y 20 mil millones de años. significa que nuestro universo se originó hace unos 100 millones de años.

5. El modelo del universo de Einstein

Los supuestos y especulaciones sobre el universo planteados en base a la teoría física y ciertos supuestos se denominan modelos del universo.

El famoso científico Einstein estableció la teoría física de la relatividad general en 1915. Esta teoría sostiene que no existe espacio ni tiempo absolutos en el universo. Ni el espacio ni el tiempo pueden separarse de la materia. Tanto el espacio como el tiempo se ven afectados por la materia. existencia de la materia de. Einstein aplicó su teoría al estudio del universo. En 1917, publicó el artículo "Una investigación cosmológica basada en la teoría general de la relatividad". Aplicó las ecuaciones del campo gravitacional de la relatividad general a todo el universo y estableció un modelo del universo. universo.

En aquella época, los científicos generalmente creían que el universo era estático y no cambiaba con el tiempo. Aunque el astrónomo americano Sriver había descubierto hace unos años el corrimiento al rojo de las líneas espectrales de las galaxias extragalácticas (obviamente se trataba de un desafío al universo estático), esta noticia no se difundió debido a la Primera Guerra Mundial en aquella época. Por tanto, Einstein, como la mayoría de los científicos, creía que el universo era estático. Einstein quería comenzar con las ecuaciones del campo gravitacional y llegar a la respuesta de que el universo era estático, uniforme e isotrópico. Pero la solución que obtuvo era inestable, lo que indica que el espacio y la distancia totales no eran constantes, sino que cambiaban en cualquier momento. Para obtener una solución en la que el espacio sea estable, Einstein introdujo artificialmente un término llamado "constante cosmológica" en la ecuación del campo gravitacional para permitirle actuar como una fuerza repulsiva. A Einstein se le ocurrió un modelo de universo estático finito e ilimitado, que se llama modelo de universo de Einstein. Para facilitar la comprensión, se puede comparar con una esfera bidimensional en un espacio tridimensional: el área de la esfera es limitada, pero no hay límites ni centro a lo largo de la esfera, y la esfera permanece estática. Unos años más tarde, después de que Einstein supiera que las galaxias extragalácticas estaban retrocediendo y el universo se estaba expandiendo, se arrepintió de haber añadido un término cosmológico constante a su modelo, calificándolo como el mayor error que había cometido en su vida.

Último descubrimiento: aparece la estrella compañera de una extraña estrella en la Vía Láctea

Los científicos utilizaron el satélite de exploración espectrómetro ultravioleta lejano de la NASA para detectar por primera vez la estrella compañera de Eta Carinae . Eta Carinae es la estrella más pesada y extraña de la Vía Láctea. Se encuentra en la constelación de Carinae, a 7.500 años luz de la Tierra y se puede ver claramente a simple vista en el hemisferio sur. Los científicos creen que Eta Carinae es una estrella inestable que está muriendo rápidamente.

Durante mucho tiempo, los científicos han especulado que debería tener una estrella compañera, pero no ha habido evidencia directa. La evidencia indirecta proviene de cambios regulares en su brillo. Los científicos han descubierto que el brillo de Eta Carinae muestra un patrón repetitivo regular en luz visible, rayos X, ondas de radio y bandas infrarrojas, por lo que especulan que puede ser un sistema estelar binario. La evidencia más contundente es que cada cinco años y medio, los rayos X emitidos por el sistema estelar Eta Carinae desaparecen durante unos tres meses. Los científicos creen que Eta Carinae es demasiado fría para emitir rayos X por sí misma, pero expulsa partículas de gas a una velocidad de 300 millas por segundo. Estas partículas de gas chocan con partículas de la estrella compañera y emiten rayos X. Los científicos creen que la razón de la desaparición de los rayos X es que Eta Carinae los bloquea cada cinco años y medio. La desaparición de rayos X más reciente comenzó el 29 de junio de 2003.

Los científicos infieren que la distancia entre Eta Carinae y su estrella compañera es 10 veces la distancia entre la Tierra y el Sol, porque están demasiado cerca y demasiado lejos de la Tierra para distinguirlas directamente con los telescopios abiertos. Otro método consiste en observar directamente la luz emitida por la estrella compañera. Sin embargo, la estrella compañera de Eta Carinae es mucho más oscura que ella misma. Los científicos ya han intentado observarla con telescopios terrestres y con el telescopio Hubble, pero sin éxito.

Rosina Iping, científica de la Universidad Católica de América, y sus colaboradores utilizaron el satélite Far Ultraviolet Spectrograph para observar la estrella compañera porque puede detectar longitudes de onda más cortas que el Telescopio Hubble de rayos ultravioleta. Observaron luz ultravioleta lejana los días 10 y 17 de junio, pero desapareció el 27 de junio, dos días antes de que desaparecieran los rayos X. La luz ultravioleta lejana observada proviene de la estrella compañera de Eta Carinae, porque Eta Carinae es demasiado fría para emitir luz ultravioleta lejana. Esto significa que Eta Carinae bloquea los rayos X al igual que su estrella compañera. Esta es la primera vez que los científicos observan la luz emitida por una estrella compañera de Eta Carinae, confirmando su existencia.

Una estrella con tres soles

Según la agencia de noticias Xinhua el día 14, según un informe de la revista "Nature" publicado el día 14, los astrónomos estadounidenses descubrieron una estrella de 149 luces. años de distancia de la Tierra. Una galaxia peculiar con tres estrellas. En los planetas de esta galaxia, se pueden ver tres soles en el cielo.

Los astrónomos del Instituto de Tecnología de California informaron en la revista que descubrieron tres estrellas en la galaxia HD188753 en la constelación de Cygnus. La estrella en el centro de la galaxia es similar al sol de nuestro sistema solar, y el planeta contiguo es al menos un 14% más grande que Júpiter. El planeta está aproximadamente a 8 millones de kilómetros de su estrella central, una vigésima parte de la distancia entre el Sol y la Tierra. Las otras dos estrellas de la galaxia se encuentran en la periferia, no están muy lejos una de la otra y también orbitan alrededor de la estrella central.

Las galaxias de la Vía Láctea son en su mayoría galaxias individuales o galaxias dobles. Las galaxias con más de tres estrellas se llaman poligalaxias, que son raras.

Las estrellas no están distribuidas uniformemente en el universo. La mayoría de las estrellas se ven afectadas por la gravedad de las demás y forman sistemas de cúmulos estelares, como estrellas binarias, estrellas triples e incluso cúmulos estelares y galaxias, que constan de miles de millones de estrellas. estrellas. Grupo estelar compuesto de estrellas.

Los astrónomos han descubierto que el nacimiento de vida en el universo es un fenómeno común

Recientemente, el equipo de investigación científica de la NASA que buscaba evidencia de la existencia de materiales con vida más allá de la Tierra descubrió que algunos reacciones químicas en la vida real Las sustancias químicas orgánicas que desempeñan un papel vital están omnipresentes en el vasto universo más allá de nuestro propio planeta. Los resultados de la investigación muestran que hay sustancias vivas en las profundidades del universo, o que se producen reacciones químicas que generan sustancias vivas. Este es un fenómeno común en el vasto universo.

La investigación anterior proviene de un equipo de investigación biológica del espacio exterior en el "Centro de Investigación Ames de la NASA". Douglas Higgins, un científico que trabaja en el equipo, dijo: "Según los últimos resultados de la investigación del equipo de investigación científica, una clase de compuestos que desempeñan un papel vital en la química de la vida biológica se distribuye amplia y abundantemente en el vasto espacio. Existe." Como uno de los principales miembros del equipo de investigación de exobiología, Douglas Higgins publicó los últimos resultados de su investigación en la edición del 10 de octubre del Astrophysical Journal como primer autor. superior.

Al describir los resultados de su investigación, Higgins dijo: "Utilizando observaciones recientes del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, los astrónomos han descubierto que en todas partes de la Vía Láctea vivimos en evidencia de la existencia de compuestos orgánicos complejos llamados policíclicos. Sin embargo, al principio este descubrimiento sólo atrajo la atención de los astrónomos y no despertó el interés de los astrobiólogos que estudian los organismos espaciales. Biológicamente, la existencia de hidrocarburos aromáticos policíclicos ordinarios no explica ningún problema real. Sin embargo, nuestro equipo de investigación se sorprendió al descubrir en un análisis reciente que las moléculas de estos hidrocarburos aromáticos policíclicos se ven en el universo. El descubrimiento inesperado de que la estructura contiene el elemento "nitrógeno" (N) ha cambiado drásticamente nuestra investigación." p>

Otro miembro del equipo de investigación es de NASA Ames Research "Para la mayoría de las sustancias químicas que componen la vida, incluidas las moléculas de ADN, la participación de moléculas orgánicas que contienen nitrógeno es una condición necesaria", dijo Louis-Elam Mandela. , astrobiólogo del centro: "Por ejemplo, las moléculas orgánicas que contienen nitrógeno. El ejemplo más típico en el sentido de sustancias vivas es la conocida clorofila, que desempeña un papel clave en la fotosíntesis de las plantas, y las moléculas de clorofila son ricas. en hidrocarburos aromáticos policíclicos que contienen nitrógeno (PANH). ”

Según los informes, en el trabajo de investigación del equipo de investigación científica, además de utilizar datos de observación del Telescopio Spitzer, los investigadores también utilizaron datos de observación. del satélite de observación astronómica infrarroja espacial de la Agencia Espacial Europea. En el laboratorio del Centro de Investigación Ames de la NASA, los investigadores utilizaron tecnología de identificación química espectroscópica infrarroja para realizar un análisis exhaustivo de la estructura molecular y la composición química de este tipo especial de hidrocarburos aromáticos policíclicos y encontraron evidencia de la presencia de nitrógeno en ellos. Al mismo tiempo, los científicos utilizaron tecnología informática para realizar análisis de simulación del espectro infrarrojo de estos hidrocarburos aromáticos policíclicos que contienen nitrógeno y que se encuentran en todas partes del universo.

Louis-Ellamandela también dijo: “Además de las conclusiones del análisis anterior, un descubrimiento más dramático es que las observaciones del Telescopio Espacial Spitzer también revelaron que algunos eventos próximos en el universo son este hidrocarburo aromático policíclico especial que contiene nitrógeno. El componente se encuentra abundantemente en los numerosos materiales interestelares que rodean los objetos estelares muertos. Este descubrimiento también parece decirnos en cierto sentido que en el vasto cielo estrellado, incluso cuando llega la muerte, también se enciende el fuego para el comienzo de una nueva vida."

El mayor avance científico del año: el descubrimiento de la energía oscura en la expansión del universo

A través del análisis de cúmulos de galaxias (en la foto, a la izquierda), Sloan Digital Sky Survey. Los astrónomos han determinado que la energía oscura está impulsando la expansión del universo.

Según el informe británico "Guardian", confirmar que el universo se está expandiendo es el avance científico más significativo de este año.

Se informa que casi el 73% del universo está compuesto de misteriosa energía oscura, que es una especie de antigravedad. En la revista americana "Science" publicada el día 19, el descubrimiento de la energía oscura fue calificado como el avance científico más importante del año. A través de telescopios, los humanos han descubierto casi 200 mil millones de galaxias en el universo, y cada galaxia tiene alrededor de 200 mil millones de planetas. Pero todos estos combinados representan sólo el 4% de todo el universo.

Ahora, basándose en una nueva exploración espacial y un estudio cuidadoso de 1 millón de galaxias, los astrónomos han descubierto al menos parte de la historia. Aproximadamente el 23% de la materia del universo es "materia oscura". Nadie sabe exactamente qué son porque no pueden detectarse, pero su masa supera con creces la del universo visible combinado. Y casi el 73% del universo es energía oscura recién descubierta. Esta extraña fuerza parece estar acelerando la expansión del universo. El astrónomo real Sir Martin Rees calificó el descubrimiento como "el descubrimiento más importante".

El descubrimiento es el resultado de la sonda de anisotropía de microondas Wilkinson (WMAP) en órbita y el Observatorio Digital Sloan (SDSS). Resuelve debates de larga data sobre la edad del universo, el ritmo de su expansión y sus ingredientes. Los astrónomos creen ahora que el universo tiene 13.700 millones de años