Темная энергия — проще простого

Темная энергия – проще простого
Тигунцев С.Г.

Тёмная энергия (dark energy) в космологии — феномен, объясняющий факт, что Вселенная расширяется с ускорением. (здесь и далее из Википедии – не мудрствуя лукаво). На основании проведённых в конце 1990-х годов наблюдений сверхновых звезд типа Ia был сделан вывод, что расширение Вселенной ускоряется со временем.

Расстояния до других галактик определяются измерением их красного смешения. По закону Хаббла, величина красного смещения света удалённых галактик прямо пропорциональна относительной скорости этих галактик. Соотношение между расстоянием и величиной красного смещения называется параметром. Однако само значение параметра Хаббла требуется сначала каким-нибудь способом установить, а для этого нужно измерить значения красного смещения для галактик, расстояния до которых уже вычислены другими методами. Для этого в астрономии применяются «стандартные свечи», то есть объекты, светимость которых известна. Лучшим типом «стандартной свечи» для космологических наблюдений являются сверхновые звёзды типа Ia. Они обладают очень высокой яркостью и вспыхивают только тогда, когда масса старой звезды типа белый карлик достигает предела Чандрасекара, значение которого известно с высокой точностью. Следовательно, все вспыхивающие сверхновые типа Ia, находящиеся на одинаковом расстоянии, должны иметь почти одинаковую наблюдаемую яркость. Сравнивая наблюдаемую яркость сверхновых в разных галактиках, можно определить расстояния до этих галактик.

В конце 1990-х годов было обнаружено, что в удалённых галактиках, расстояние до которых было определено по закону Хаббла, сверхновые типа Ia имеют яркость ниже той, которая им полагается. Иными словами, расстояние до этих галактик, вычисленное по методу «стандартных свеч» (сверхновых Ia), оказывается больше расстояния, вычисленного на основании ранее установленного значения параметра Хаббла. Был сделан вывод, что Вселенная не просто расширяется, она расширяется с ускорением.

Ускоренное расширение Вселенной было открыто в 1998 году при наблюдениях за сверхновыми типа Ia. За это открытие Сол Пермуттер, Брайн П. Шмидт и Адам Рисс получили премию Шоу по астрономии за 2006 год и Нобелевскую премию по физике за 2011 год.
Предлагаю разобраться – что же открыли Нобелевские лауреаты. Для начала посмотрим, что такое яркость сверхновых (поверхностная яркость, интенсивность – см. Википедию).

В наблюдательной астрономии обычно говорят о потоке от объекта. Тогда речь идет только о том излучении, которое исходит из телесного угла, занимаемого объектом. Кроме того, объекты, которые изучает астрономия, часто оказываются точечными, и для них нельзя ввести понятие интенсивности. Поэтому часто вводят определение потока, не связанное с интенсивностью. Поток— это количество энергии, проходящее через единичную площадку, в единичной полосе частот в единицу времени:
Fv=dE/(dS*df*dt)
Т.е. dE – это количество энергии прошедшее через единичную площадку dS приемника от источника за время dt в данном направлении в полосе частот df.
Именно эту физическую величину измеряют все телескопы. Если источник разрешим, и его интенсивность определена, то оба определения: — поток и интенсивность эквиваленты.

Таким образом, яркость определяется энергией фотонов полученных приемником от источника. Фотон, как известно – квант света, имеющий энергию Е=h*f (h – постоянная Планка).

Далее, напомню о гипотезе «Красное смещение как характеристика скорости света от космических объектов» www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9528.html , которая показывает, что частота света на приемнике определяется как f’=fo*C’/Co, если свет приходит от источника, имеющего красное смещение Z в спектре излучения, с уменьшенной скоростью С’=Сo/(1+Z) (Co – const). При этом частота света (f’) на приемнике воспринимается уменьшенной. Соответственно уменьшенной будет и энергия фотона Е’=h*f’. Соответственно и яркость объекта (сверхновой), имеющего бОльшее красное смещение будет меньше.

Теперь читаем ещё раз «…было обнаружено, что в удалённых галактиках, расстояние до которых было определено по закону Хаббла (по красному смещению), сверхновые типа Ia имеют яркость ниже той, которая им полагается…». Как говорится, комментарии излишни.

Резюме – причиной уменьшения яркости объектов с увеличением их Z является уменьшенная гравитацией этих объектов скорость света, излученного этими объектами.

Дополнительно отмечу, что красное смещение не является параметром, определяющим расстояние до объектов, т.е. объекты с малым Z могут находиться значительно дальше от нас, чем объекты с бОльшим Z.

05.12.2011



  • Геннадий Бражник  5 декабря, 18:43
    Степан, статья о «вечном» споре про красное смещение.

    В свое время на Мембране Сергей Кремлев рассуждал о самофокусировке света. Сейчас достаточно определенно установлено, что эффект пространственной самофокусировки излучения звезд существует.

    А не связано ли уменьшение яркости свечения звезд с эффектом расфокусировки или разной фокусировки излучения? И не пора ли пересчитать расстояния до звезд через оптический мнимый фокус, ведь параметры «линзы» в основном известны?

    ОтветитьНравится
  • Сергей Скалба  6 декабря, 00:57
    Все что связано с фундаментальными научными открытиями, обычно содержит весьма сложный математический аппарат, который опущен в популярном изложении.
    Поэтому здесь, на Мембране, например, я — как пользователь знаний, могу только ими пользоваться, объясняя и открывая для себя что-то из окружающего мира. После чего говорить: «я в это верю, или не верю».
    Гипотеза о существовании «темной энергии», в моем видении мира была очень нужна, поэтому, как только ее открыли (официально 2004) — я в нее сразу поверил. Кому-то другому она не нужна — пусть не верит. Значит труднее нам будет понять друг друга.
    ОтветитьНравится
  • Степан Тигунцев  6 декабря, 08:20
    Если наука становится объектом веры, то она переходит в разряд религии.
    Для меня наука является объектом сомнений, где главным критерием являются факты, эксперименты. А посему я готовлю к реализации пару экспериментов по прямому измерению скоростисвета от космических объектов и пару экспериментов сопутствующих теме.
    ОтветитьНравится
  • Сергей Скалба  8 декабря, 11:17
    «Движенья нет — сказал мудрец бродатый,
    Другой смолчал, и стал пред ним ходить...»

    Продолжение мы все знаем. Т.е. вопрос в том, как поставить эксперимент, относительно какого предмета?

    ОтветитьНравится
  • Александр Лалетин  6 декабря, 01:21
    Энергия это количество движения материи, как оно может различаться по цвету???!!!
    Если не согласны с этим, дайте свое определение что есть такое энергия. Если же у вас нет своего понятия на этот счет, то пожалста не надо ничего говорить. Ваши эмоции тут никому не нужны.
    ОтветитьНравится
  • Shamil Dzhanbolatov  6 декабря, 08:37
    Подождем более чуствительных и остроумно сделанных детекторов.
    ОтветитьНравится
  • Олег Апарцев  6 декабря, 13:40
    Мне, откровенно, симпатична Ваша теория. Но мои измышления по построению гипотетического эксперимента, в котором бы сравнивались скорости излучений от различных источников, пока далеки от требований по метрологическому обеспечению достоверности.
    ОтветитьНравится
  • Степан Тигунцев  7 декабря, 03:26
    По моим расчетам скорость света от Солнца меньше константы на 624 м/с. Направив луч света от Солнца и, например, лазера в шахту глубиной метров 200-300 по разнице времен прихода лучей на дно шахты при известном расстоянии определим скорости лучей. Здесь важно использовать прямой луч Солнца, т.е. не отраженный, не сфокусированный. Для измерения разности времен может быть применен «Метод запаздывающих совпадений» polytope.ru/30/1.html
    «…Идея этого метода проста. Она основана на использовании в схеме такого элемента, который срабатывает, когда на него попадают два сигнала одновременно, и не срабатывает, если сигналы приходят порознь. Коль скоро мы предполагаем, что такой элемент в схеме есть, то задача измерения короткого промежутка времени между событиями сводится к тому, чтобы, подавая на этот элемент соответствующие электрические сигналы, первый из них задержать ровно настолько, чтобы он пришел одновременно со вторым, и измерить созданную для этого задержку...» Прибор, работающий по методу совпадений, состоит из двух приемников явлений (например, фотодиоды), двух усилителей, переменной калиброванной линии задержки, схемы совпадений и регистратора. Фотодиоды регистрируют приход лучей. При срабатывании фотодиода на его выходе появляется короткий сигнал электрического тока. При прохождении через усилители амплитуда этих сигналов увеличивается в определенное число раз. С выхода первого усилителя сигнал поступает на схему совпадений, предварительно пройдя линию задержки, с выхода второго усилителя — непосредственно.
    В качестве линий задержки применяют отрезки коаксиального кабеля. Если нужно задержать сигнал на стомиллионные доли секунды, то отрезок кабеля должен иметь длину в несколько метров..."
    На участке в 300 м нужно измерить разность в 2.1 пикосек.
    ОтветитьНравится
  • Александр Иерархов  7 декабря, 03:43
    Не находит ли Степан что его эксперимент осуществим только в космосе? На земле он не найдёт не переизлучённого «луча солнца». Кроме того скорость света в воздухе не будет равна скорости света в вакууме. Может Степан Тигунцев надеялся на это?
    ОтветитьНравится
  • Степан Тигунцев  7 декабря, 03:59
    Действительно, есть надежда, что луч света от Солнца просочится между молекулами составляющих воздуха. Хотя, спасибо за вопрос. Надо подумать.
    ОтветитьНравится
  • Александр Иерархов  7 декабря, 04:11
    Я думаю такой надежды у поверхности земли нет...
    ОтветитьНравится
  • Олег Апарцев  8 декабря, 10:22
    Вот в этом то и проблема:
    компараторы способные сработать за время, грубо 0,5 пикосекунд, доложны иметь полосу пропускания порядка 10 терагерц, что- то я в этом вижу большую техническую загвоздку.
    Другое дело, использовать как «затвор» границу Луны, но по моим прикидкам, большая неровность рельефа этого не позволяет сделать — слишком большие погрешности.
    ОтветитьНравится