Skilda resultat visas på universums expansionshastighet beroende på mätinstrument

 

Universum expanderar – men exakt hur snabbt kan diskuteras då skilda mätresultat från skilda men absoluta metoder ger skilda resultat. Svaret ger därför flera svar och beror på om det tas hänsyn till den kosmiska expansionshastighet - kallad Hubbles konstant, (Hubbles lag) eller H0 - baserat på ekot från Big Bang (den kosmiska mikrovågsbakgrunden kallad CMB) eller om man mäter H0 direkt baserat på dagens stjärnor och galaxer. Problemet är känt som Hubble-spänningen och förbryllar astrofysiker och kosmologer runt om i världen.

I en ny studie utförd av forskargruppen Stellar Standard Candles and Distances, ledd av Richard Anderson vid EPFL: s Instituteof Physics läggs en ny bit till lösningen. Forskningsresultatet är publicerat i Astronomy &; Astrophysics och uppnådde den mest exakta kalibreringen av cepheidstjärnor. 

Cepheidstjärnor är en typ av variabel stjärna vars ljusstyrka fluktuerar över en definierad period och därför används vid  avståndsmätningar. Forskningen var baserad på data som samlats in genom  Europeiska rymdorganisationens (ESA: s) Gaia-uppdrag. Den nya kalibreringen förstärker Hubble-spänningen ytterligare. 

Hubblekonstanten (H0) är uppkallad efter astrofysikern som tillsammans med Georges Lemaître upptäckte fenomenet i slutet av 1920-talet. Det mäts i kilometer per sekund per megaparsec (km / s / Mpc), där 1 Mpc är cirka 3,26 miljoner ljusår.

Vid den bäst direkta mätningen av H0 används en "kosmisk avståndsstege", vars första steg ställs in  ur den absoluta kalibreringen av Cepheidstjärnors ljusstyrka, nu omkalibrerad i den nya studien. Cepheiderna kalibrerar i sin tur nästa steg på stegen, där supernovors  expansion analyseras. Denna avståndsstege, mätt av supernovorna, H0, för Equation of State of dark energy (SH0ES) gjorde teamet under ledning av Adam Riess, vinnare av Nobelpriset i fysik 2011 av H0 på 73,0 ± 1,0 km / s / Mpc.

H0 kan också bestämmas genom att tolka CMB - vilket är den allestädes närvarande mikrovågsstrålning som finns kvar från Big Bang. Detta "tidiga universum"  som mätmetod måste dock antas som den mest detaljerade fysiska förståelsen av hur universum utvecklas vilket gör det till modellberoende. ESA:s Plancksatellit har tillhandahållit de mest kompletta uppgifterna om CMB, och dess arbetsmetod var H0 67,4 ± 0,5 km/s/Mpc.

Den nya studien är viktig eftersom den förstärker avståndsstegen genom att förbättra kalibreringen av cepheider som avståndsspårare. Faktum är att den nya kalibreringen gör det möjligt att mäta astronomiska avstånd inom ± 0,9%, och det ger starkt stöd till  mätningen. Dessutom bidrog resultaten som erhölls vid EPFL, i samarbete med SH0ES-teamet, till att förfina H0-mätningen vilket resulterade i förbättrad precision och en ökad betydelse för Hubble-spänningen.

Studien bekräftar expansionshastigheten på 73 km/s/Mpc, men ännu viktigare den ger även de mest exakta, tillförlitliga kalibreringarna av cepheider som verktyg för att mäta avstånd hittills, beskriver Anderson det i studien och tillägger att de även utvecklade en metod som sökte efter cepheider  i stjärnhopar i Vintergatan. Tack vare detta  kunde vi dra nytta av det bästa i  Gaias parallaxmätningar samtidigt som vi kunde dra nytta av den ökade precision som de många stjärnhopsmedlemmarna gav. Det gjorde det möjligt för oss att pressa noggrannheten av Gaia-parallaxer till sin gräns och ge en fastaste grund för arbetsmetoden med avståndsstegen.

En skillnad på bara några km/s/Mpc  spelar stor roll i universums enorma skala beskriver Anderson och tillägger med följande liknelse: Antag att du vill bygga en tunnel genom att gräva från två motsatta sidor av ett berg. Om du har förstått typen av sten korrekt och om dina beräkningar är korrekta, kommer de två hålen du gräver att mötas i mitten. Men om de inte gör det betyder det att du gjort ett misstag - antingen är dina beräkningar felaktiga eller så har du fel om typen av sten. Det är vad som händer med Hubble-konstanten. Ju mer bekräftelse vi får på att våra beräkningar är korrekta desto mer kan vi dra slutsatsen att diskrepansen innebär att vår förståelse av universum är felaktig att universum inte är riktigt  som vi trodde.

Skillnaden har även många andra konsekvenser. Den ifrågasätter själva grunderna, som den mörka energins natur, tid-rymdkontinuum och gravitationen. Det betyder enligt Anderson att vi måste ompröva de grundläggande begreppen som ligger till grund för vår övergripande förståelse i fysik.

Jag (mina funderingar) anser att vi inte har hel förståelse av fysiken (verkligheten) och att ett paradigmskifte förr eller senare kommer. Kanske strängteorin ska tas mer på allvar då den kan förklara det mesta kanske allt.

Forskargruppens studie ger ett viktigt bidrag även inom andra områden. – Eftersom våra mätningar är så exakta ger de oss insikt i Vintergatans geometri, säger Mauricio Cruz Reyes, doktorand i Andersons forskargrupp och huvudförfattare till studien. Den mycket noggranna kalibrering vi utvecklat kommer att göra det möjligt för oss att bättre bestämma Vintergatans storlek och form och dess avstånd till andra galaxer. Vårt arbete bekräftade också tillförlitligheten hos Gaia-data genom att jämföra dem med dem från andra teleskop.

Bild flickr.com

Mystiska objekt därute kan förändra vår syn på fysik.

 

Det kan finnas svarta hålliknande objekt därute vilka om de hittas skulle tvinga fram en ny fysik för att kunna förklaras. I en ny studie beräknas att gravitationsvågobservatorier under de kommande åren kan hitta dessa hypotetiska objekt kända som exotiska kompakta föremål.

Termen "exotiskt kompakt objekt" omfattar en mängd olika teoretiska objekt. Bland möjligheterna finns objekt som verkar ganska lika ett vanligt svart hål men som består av  mörk energi, en mystisk energi som antas orsaka universums accelererade expansion. Ett annat kompakt objekt som skulle kunna lura ute i universum är en strängboll som kan ses som en svart hålliknande knut av grundläggande endimensionella strängar. Detta föreslås i strängteorin. Strängteorin försöker förena och ersätta de nuvarande accepterade teorierna inom fysiken (jag är en av förespråkarna för denna min anm.).

Det som förbinder exotiska kompakta föremål är att de till skillnad från ett svart hål bör sakna den region som kallas händelsehorisonten säger Longo som är  doktorand i fysik vid Universidade Federal do ABC i São Paulo, Brasilien, till Live Science (vars artikel jag hänvisar till i detta inlägg (min anm).

Enligt Albert Einsteins relativitetsteori är händelsehorisontenen en sfär som omger ett svart hål bortom vilket varje kontakt blir enkel resa. (i

Föremål kan glida in i händelsehorisonten men inget kan komma ut ur den – inte ens ljus. Men forskare vet numera att Einsteins relativitetsteori en dag måste bytas ut. Även om teorin är och har varit utomordentligt framgångsrik när det gäller att beskriva gravitation och massiva kosmiska enheter, säger den ingenting om beteendet hos subatomära partiklar. För detta vänder sig fysiker till kvantmekanik.

Förhoppningen är att så småningom få en teori om kvantgravitation som ersätter både relativitetsteorin.  Exotiska kompakta föremål, som skulle vara som ett svart hål men saknar en händelsehorisont kan hjälpa till att ge nödvändig information för att börja konstruera denna framtida teori. Med andra ord nästa paradigm (min anm). 

"Det kommer att bryta med den allmänna relativitetsteorin eftersom denna fysik inte kan  förklara dess viktigaste förutsägelser", sade Longo och hänvisade till händelsehorisonten. "I den meningen skulle vi testa Einsteins gravitationsteori." Longo och hans kollegor har beräknat att under gravitationsvågdetektorernas nästa observationskörning, som börjar sommaren 2022, kan LIGO och dess motsvariga instrument vara känsliga nog för att plocka upp signalen från ett eller flera exotiska kompakta föremål. Bevis på dess existens finns ännu inte (min anm).

Cardoso hoppas upptäcka att dessa  exotiska kompakta föremål visade sig vara mer än spekulationer. "Vi hatar att inte se vad vi förväntar oss", säger Cardoso fysiker vid Instituto Superior Técnico i Lissabon, Portugal, som inte var involverad i arbetet, till Live Science.

Men även om LIGO upptäckter ekon skulle det fortfarande ta lång tid innan forskarsamhället bekräftade att det verkligen bevisade existensen av dessa hypotetiska udda bollar säger Cardoso.

Longo hoppas observatorierna lyckades avslöja några bevis för exotiska kompakta föremål. "Det skulle vara den första antydan till nedbrytningen av den allmänna relativiteten", sade han. " Det skulle vara ett enormt genombrott och extremt spännande."

Jag (min anm,) tvekar till dessa objekts existens. Strängteorin kan säkert förklara detta fenomen utan att ta hjälp av mörka krafter (mörk  energi). Jag anser att  fenomenet inte finns lika lite som jag tror på mörk energi eller mörk materia.

Bild från  https://www.zmescience.com/

”en fundering över universum”.

En ingång till ett nytt slag av fysik kan kanske detta trippelstjärnsystem ge oss. Välkommen till Apep - systemet.

 

En astronomisk upptäckt sprider nytt ljus om ett stjärnsystem i vår egen Vintergatan med två Wolf-Rayet-stjärnor och en het jättestjärna. Dessa stjärnor är kortlivade och följaktligen mycket sällsynta, med bara några hundra bekräftade upptäckter bland vår galax hundra miljarder stjärnor. Wolf-Rayet-stjärnor är  döende stjärnor i sitt uppsvällande (även solen kommer att svälla upp och bli röd under sina sista år för att sedan sjunka ihop till en neutronstjärna större stjärnor än solen exploderar efter detta stadie som jättestjärna i en supernova) i storlek som 30 solmassor och därför fusionerar helium i sådana mängder att ytan upphettas till mellan 29726C och 199726C.

 Den höga temperaturen gör att stjärnan blåser iväg sitt yttre vätelager och på så sätt blottas den heta kärnan. Kärnan som i sin tur kastar ut laddade partiklar med mycket hög hastighet. Wolf-Rayet stjärnor är stjärnor i slutet av sin livscykel i den uppsvällande fasen. Om kanske enbart några tiotusentals år enligt vad vi kan beräkna exploderar dessa som en supernova om de inte är mindre och istället krymper ihop och blir en neutronstjärna (vit dvärgstjärna) som vår sol en gång blir.

Som supernova släpps en gigantisk mängd energi och materia ut i galaxen och lämnar kvar ett svart hål eller en neutronstjärna. Hur detta system reagerar som trippelstjärnsystem vet vi inte. En normal supernova har få effekter och konsekvenser utanför sitt omedelbara område förutom att supernovor genom sin strålning kan få förödande konsekvenser om man ligger i dess väg ca 100 ljusår bort därefter är det oskadligt om det sker sett ur jordens synpunkt. Apep-systemet finns i riktning mot stjärnbilden vinkelhaken 2000 ljusår bort.

 När föregångaren stjärnan är en snabb rotator, kan detta tippa fysiken i en annan domän helt: i en gammastrålningsskur. Wolf-Rayet stjärnor är per definition i slutet av sin livscykel. När det gäller två Wolf-Rayet-stjärnor och en stor het jättestjärna kretsande om varandra bildas damm och en svans av glödande sotigt damm.

Både den geometriska formen och rörelsen av detta damm påverkar fysiken av stjärnans omloppsbana liksom molnets hastighet. Efter dubbelkontroll av eventuella fel var vi tvungna att acceptera att dammspiralen expanderande fyra gånger långsammare än de uppmätta stjärnvindarna. Vi konfronterades med något i detta Wolf-Rayet dubbelstjärnesystem som kräver ny fysik för att förklaras. Om stjärnorna snurrar mycket snabbt runt sin axel är det möjligt att detta kan starta en långsam vind i en riktning, exempelvis runt ekvatorn, samtidigt som en snabb vind finns runt polerna.

 

Om detta sker öppnar det dörren till en värld av fascinerande fysik som bara har skymtats av astronomer innan. Det är här den kritiska frågan ställs om stjärnans snabba rotation påverkar dess centrum

Jag (min anm,) anser att just för att det är ett trippelsystem med två Wolf-Rayet-stjärnor och en stor mycket het stjärna visas effekter ur detta som är unika och som vi inte helt förstår då de är nya för oss. Men att en ny fysik behövs är tveksamt enbart ny kunskap ur den gamla där det gäller att förstå hur ett system som detta agerar.

Det är ett team i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  i London som arbetat med detta projekt för att förstå mer om detta system.

Bild från vikipedia på Apep - systemet

Fysiken visar nu att vi kan glömma att resa tillbaks i tiden.

De flesta grundläggande lagar i fysiken har inga problem med orsak och verkan i tid och rum. En händelse påverkar nästa händelse och gjort är gjort och kan inte göras ogjort. Det som skett har skett.


Vill vi gå tillbaks i tiden och ändra något beslut i vårt tidigare liv är detta omöjligt. Det förflutna är tid som inte kan ändras. Till exempel flyger en kopp som faller i hundra bitar inte tillbaka in i handen spontant och oskadat. (För att göra det måste tiden gå baklänges).  Hittills har forskarna förklarat detta med bristen på tidssymmetri genom den statistiska interaktionen mellan ett stort antal partiklar. 


Men nu har tre astronomer visar att endast tre partiklar räcker för att bryta tidssymmetrin.  Forskarna, som leds av den nederländska astronomen Tjarda Boekholt ska publicera sina resultat i aprilnumret av tidskriften The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Tjarda Boekholt (Universitetet i Coimbra, Portugal), Simon Portegies Zwart (Leidens universitet) och Mauri Valtonen (Åbo universitet) beräknade banorna för tre svarta hål som påverkar varandra.


Detta gjordes i två simuleringar. I den första simuleringen sågs de svarta hålen i vila. Sedan rör de sig mot varandra och förbi varandra i komplicerade banor. Slutligen lämnar ett svart hål de övriga två. 


Den andra simuleringen började med slutsituationen för de två svarta hål som var kvar efter att det tredje lämnat dem. Nu försökte man vrida tillbaks händelsen med rymlingen till att denna återvände och den ursprungliga situationen enligt ex 1 återuppstod. Det visar sig att tiden (återvändandet till urspungssituationen) inte kan vändas i 5% av beräkningarna även om datorn använder mer än hundra decimaler.


De sista 5 procenten handlar därför inte om bättre datorer eller smartare beräkningsmetoder som man tidigare trott. Forskarna förklarar oåterkalleligheten med hjälp av begreppet Plancklängd  (själv är jag inte matematiker och förstår den inte) . Detta är en princip som är känd inom fysiken och som gäller fenomen på atomär nivå och mindre.


 Forskarledare Boekholt säger : "Rörelsen av de tre svarta hålen kan vara så oerhört kaotisk att något så litet som Plancklängden kommer att påverka rörelserna. Störningarna, storleken på Plancklängden har en exponentiell effekt och bryter inte tidssymmetrin."


Medförfattare Portegies Zwart tillägger: "Så att inte kunna vända tillbaka tiden är inte längre bara ett statistiskt argument. Det är redan dolt i naturens grundläggande lagar. Inte ett enda system med tre rörliga objekt, stora som små, planeter eller svarta hål, kan undkomma tidsriktningen."


Den intressanta frågan är (min anm.) varför är det i 5% av fallen är omöjligt att återgå till ett tidigare läge i tiden. Helt förstår man inte detta. Men analysen visar att det därmed också kan antas att tidsresor bakåt i tiden är omöjliga. Därmed faller alla argument för att framtidens jordbor besöker det förflutna eller oss.

En ny fysik kan vara på väg med sysftet att förstå verkligheten

Paradigmskiften inom fysiken och vetenskap har skett flera gånger genom historien. Detta har skett då den standard vetenskapstänkandet och accepterandet av kunskap möter nya frågor med svar som inte kan passa in i det vetandet man arbetar med. Ett paradigmskifte som till slut skedde var när det blev accepterat att det man kunde se men inte trodde på blev en sanning då vetenskapen accepterade bevis på att Jorden kretsade runt solen och inte tvärtom.


När för många bevis på att den accepterade vetenskapen inte stämmer så kallade anomalier uppstår fler och fler då kan ett paradigmskifte ske. Men det tar tid och motarbetas länge man försöker få nya rön att passa in på vilka sätt som helst i den redan accepterade vetenskapen först under en längre tid.


Nu kan vi vara i ett sådant läge igen. Det börjar finnas för mycket vi inte kan få att passa in i den fysik vi arbetar inom i dag. Nya rön visar att en ny fysik behövs snart. Idéer om vad denna innebär finns men motarbetningen är stor.


Det är inom partikelfysiken en uppgradering visar på att en uppgradering behövs. Fysiker säger att vissa partiklar, krafter och skeenden inte passar in i standardmodellen.

Bara om alla grundläggande reaktioner mellan universums subatomära partiklar ser likadana ut när de är vänt runt i en spegel skulle det passa in men så är inte fallet. Regler inom fysiken av idag följs inte av dessa.


Även krafter och partiklarna i kvantvärlden är regelbrytare. För något mer om området se denna länk. 

Något stämmer inte i vårt nuvarande fysikparadigm om universum

Det är något som inte stämmer i vår nuvarande kunskap om universum. Allt kan inte förklaras utifrån den kunskap eller paradigm vi forskar utefter.


Hubblestelekopet  har nyligen visat mätresultat som inte kan förklaras med den nuvarande fysiken, se medföljande länk, där olika förslag på vad som kan finnas bakom mätningarna diskuteras och hur vi eventuellt ska förstå det.


Teorier om varför universum fortfarande expanderar efter BigBang och att denna expansion ökar hela tiden och troligen gjort detta sedan BigBang. Varför avstannar den inte? Vad driver den? Varför ökar den? Vad startade den från och varför? Vad expanderar den i? Det finns inga svar!


Något är fel i astronomers ansträngningar att mäta tidigare expansionstakt och förutsäga nuets


 Mörk energi kan vara en förklaring men det är inte säkert. Den verkliga förklaringen är ett mysterium.


Själv funderar jag över om inte hela teorin som börjar med BigBang kan vara helt feltänkt.

Frågan är om sanningen om hur universum kom till finns därute eller om den någonsin funnits.

Universum borde inte kunnat existera efter Big Bang utan borde utplånats lika snabbt som det bildats.

Det förekommer diskussioner av slaget att universum skulle utplånat sig själv direkt efter Big Bang.

Ser man det nyktert kan man förstå varför. Vid Big Bang skapades inte bara den materia vi är uppbyggda av utan även antimateria. Skillnaden i hållfasthet av dessa olika slag är ingen. De skiljer sig åt enbart genom att ha olika elektrisk laddning.

Vår materias elektron med negativ laddning är en positron med positiv laddning i antimateria. Likaså är vår materias proton positivt laddad medan antimaterians är negativt laddad.

Vid mötet mellan dessa olika slag av uppbyggda atomer förintas båda.

Det anses att Big Bang skapade lika mycket av båda slagen ibland talas det om att vissa galaxer kan vara antimateriauppbyggda. Inget motsäger det. Men viss forskning visar att det inte uppstod lika mycket antimateria som materia.

Varför krockar och utplånas då inte atomer hela tiden om det finns antimateria här och där runt oss? Mitt svar är att det inte gör det. Jag anser att något gjorde att dessa skilda slag av atomer eller byggnadsmaterial till atomer redan vid Big Bang skildes åt så att de kunde inte träffa varandra likaväl som magneter stöter  bort sig från varandra.

Därför utplånades enligt mig inte universum vid Big Bang och därför anser jag att vi omöjligt kan besöka en galax eller planet uppbyggd av antimateria. Vi skulle stöts från (likt magneter stöter bort varandra om de inte passar ihop) den innan vi kom nära då vi och våra farkoster är uppbyggda av materia.

Om bortstötning är svaret kan det långt därute finnas galaxhopar uppbyggda av antimateria. En annan tanke är att denna antimateria försvann in i en annan dimension till nästan 100% och där byggde upp ett eget universum.

En annan teori är det skett otaliga Big Bang där just materiaskapelsen och antimateriaskapelsen som en misslyckad tändning från en cigarettändare enbart blixtrat till och allt utplånades omedelbart. Men Big Bang likt livet självt kämpade vidare och tände upp på nytt tills plötsligt ett Big Bang skedde där materia och antimateria separerades omedelbart och universum uppkom.

Synen på en av universums vanligaste partiklar ljuspartiklarna neutriner förändras. Upptäckten ger 2015 års nobelpris.

 Takaaki Kajita från Japan och kanadensaren Arthur B. McDonald. är 2015 års nobelpristagare i Fysik. Deras upptäckt att neutriner förändras och därmed som ljuspartiklar innehåller en massa är en sensation inom fysikvärlden.

Partiklarna är den näst vanligaste partikeln i universum och bombarderar allt hela tiden, passerar allt hela tiden och produceras genom kärnklyvning i stjärnor inklusive vår sol naturligtvis. De uppstår i mötet mellan kosmisk strålning och jordens atmosfär mm.

Fast de är otroligt vanliga är de även otroligt svårfångade och därmed svåra att få grepp om.

Hoppet är att fånga så många som möjligt och försöka förstå vad de är och vad de gör för att lära mer om universums uppbyggnad, nu och då och hur allt kom till.

Vad som är den vanligaste partikeln i universum vet vi inte men vi kallar det mörk materia. Kanske detta är något slag av eller är neutriner vem vet?

Fysik grundas på matematik och förstås av få i dag.

Fysik är ett ämne som liknar matematik och därför innehåller formler av skilda slag. Av den anledningen är många tveksamma till att läsa det mer än absolut nödvändigt.

Få har upptäckt fascinationen av hur mycket som kan förklaras genom detta ämne.

Varför är det då så impopulärt bland många? Jag tror att det beror på att den som inte har en naturlig fallenhet för matematik har svårt för att ta till sig kunskapen då den fodrar en del av den som pluggar det.

Vår tid är mer en det snabba förändringarnas tid och då lockar de humanistiska samhällsämnena mer. Detta då detta gebit har mycket, ibland flummig, kunskap som det som är aktuellt att lära sig i dag men är ute i morgon då ny flum kommit att vara inne.

Naturvetenskap som fysik förändras långsamt och vissa normer och formler är gällande sedan antiken och ickeförändringsbara.

Därför passar detta många gånger inte vår tid. Tyvärr. När man lärt sig grundfysiken står den fast till skillnad mot samhällsvetenskaperna som man knappt kan lära sig förrän ny kunskap kommit. Om det nu är ny och inte bara ett nytt sätt att tänka på statiska ting.