Astronomia

O universo prefere uma velocidade?

O universo prefere uma velocidade?



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Pelo que entendi, a distribuição da matéria é aproximadamente homogênea no espaço - em qualquer lugar que eu estiver no universo, haverá aproximadamente a mesma quantidade de matéria em todas as direções ao meu redor.

É a distribuição da matéria entre velocidades aproximadamente homogêneo? Se eu voasse para longe do centro da Via Láctea a 0,999c, todas as direções seriam mais ou menos iguais ou eu notaria um vento de galáxias e neutrinos viajando a uma velocidade preferida?

Tags que não posso acrescentar: princípio cosmológico, homogeneidade, isotropia


Existe um padrão preferido de repouso, o Cosmic Microwave Background (CMB). Você pode detectar movimento em relação ao fundo de micro-ondas. Portanto, mova-se rapidamente em relação ao fundo e a CMB na direção do movimento será deslocada para o azul e na direção oposta será deslocada para o vermelho em comparação com uma direção ortogonal à direção do movimento.

O movimento da Terra foi medido em relação ao CMB, veja aqui

Você também pode / pode detectar seu movimento a partir da anisotopia do desvio para o vermelho galáctico da mesma maneira.


O universo prefere uma velocidade? - Astronomia

Existe alguma prova de que o espaço se expande mais rápido do que a velocidade da luz, como o súbito desaparecimento de estrelas ou galáxias? Se essa hipótese for verdadeira, não deveria haver algumas estrelas e galáxias perto do horizonte cósmico que estão desaparecendo de nossas observações?

Atualmente, temos certeza de que vivemos em um universo que se expande cada vez mais. Enquanto você lê isso, o universo se expande em cerca de 70 quilômetros por segundo por megaparsec. Isso significa que uma galáxia a 1 megaparsec de distância de nós está recuando a cerca de 70 km / s, outra galáxia a 2 megaparsecs de nós está recuando a 140 km / s, e assim por diante. Esta é a lei de Hubble. Seguindo a mesma lógica, pode-se fazer as contas para calcular a distância que uma galáxia deve estar para se afastar na velocidade da luz. Acontece que galáxias a 4300 megaparsecs de nós recuam mais rápido que a luz. Essa distância define a "esfera de Hubble", uma esfera imaginária centrada em nós, fora da qual tudo se afasta mais rápido do que a velocidade da luz. Observe que, como o universo se expande em uma taxa acelerada, a esfera de Hubble aumenta seu raio com o passar do tempo.

Podemos ver a luz vindo de galáxias fora da esfera de Hubble? Receber luz de uma fonte que se move mais rápido do que a luz pode parecer estranho, mas isso é realmente possível. Imagine uma galáxia fora da esfera de Hubble, que emite um pulso de luz em direção à Terra. O pulso tenta chegar até nós, mas é "arrastado" para longe da Terra por uma região do espaço que se afasta mais rápido que a luz. Parece que nunca receberemos esse pulso - mas espere um segundo! Conforme o universo se expande, a esfera de Hubble fica maior também. Agora, se a taxa na qual a esfera de Hubble se expande for maior do que a velocidade na qual o fóton se afasta de nós, o pulso eventualmente passará de uma região superluminal para uma região que se afasta de nós mais lentamente do que a velocidade da luz. Dê uma olhada neste vídeo, que transforma essas palavras em uma animação legal. Claro, enquanto o pulso estiver viajando por uma região que se afasta de nós a uma velocidade menor do que a velocidade da luz, ele acabará nos alcançando. A conclusão é que ainda podemos observar galáxias recuando mais rápido que a luz! Dito de outra forma, a esfera de Hubble é não o limite de nosso universo observável.

Como podemos saber que o universo está se expandindo mais rápido do que a velocidade da luz em primeiro lugar? O comprimento de onda de um pulso de luz viajando pelo universo é esticado conforme o espaço se expande, então a luz fica mais vermelha. (Ou seja, seu comprimento de onda aumenta.) Esse chamado redshift cosmológico é medido pelos astrônomos, de modo que galáxias distantes podem ser marcadas por seu redshift. Quanto maior o desvio para o vermelho de uma galáxia, mais rápido ela está se afastando de nós. Para qualquer modelo plausível de nosso universo em expansão, existe uma conversão relativamente simples para traduzir o desvio para o vermelho em velocidade recessional. Não é surpreendente agora que algumas das galáxias que observamos exibem desvios para o vermelho, resultando em velocidades recessionais superluminais!

Finalmente, deve-se notar que, na prática, uma galáxia em recuo pode "desaparecer" de nossas observações devido ao redshift cosmológico. A luz que vem da galáxia fica cada vez mais vermelha, deixando a faixa de detectabilidade de nosso instrumento (nossos olhos ou mesmo um radiotelescópio). Além disso, o tempo entre pulsos sucessivos aumentará tanto que a galáxia desaparecerá até desaparecer.

Esta página foi atualizada pela última vez em 2 de março de 2017.

Sobre o autor

Cristóbal Armaza

Cristóbal é um estudante do primeiro ano de graduação em astronomia em Cornell, cujos interesses de pesquisa incluem astrofísica teórica, relatividade geral, cosmologia e estrelas compactas.


Astrônomos descobrem as maiores estruturas giratórias conhecidas no universo

Gavinhas de galáxias até centenas de milhões de anos-luz de comprimento podem ser os maiores objetos giratórios do universo, descobriu um novo estudo.

Os corpos celestes geralmente giram, de planetas a estrelas para galáxias. No entanto, aglomerados gigantes de galáxias geralmente giram muito lentamente, se é que giram, e tantos pesquisadores pensaram que é aí que a rotação pode terminar em escalas cósmicas, disse o coautor do estudo Noam Libeskind, cosmologista do Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, na Alemanha. Space.com.

Mas na nova pesquisa, Libeskind e seus colegas descobriram que os filamentos cósmicos, ou tubos gigantes feitos de galáxias, aparentemente giram. "Existem estruturas tão vastas que galáxias inteiras são apenas partículas de poeira", disse Libeskind. "Esses filamentos enormes são muito, muito maiores do que os aglomerados."

Pesquisas anteriores sugeriram que depois que o universo nasceu no Big Bang cerca de 13,8 bilhões de anos atrás, grande parte do gás que constitui a maior parte da matéria conhecida do cosmos colapsou para formar camadas colossais. Essas folhas então se separaram para formar o filamentos de um vasto teia cósmica.

Usando dados do Sloan Digital Sky Survey, os cientistas examinaram mais de 17.000 filamentos, analisando a velocidade com que as galáxias que compõem esses tubos gigantes se moviam dentro de cada gavinha. Os pesquisadores descobriram que a maneira como essas galáxias se moviam sugeria que elas giravam em torno do eixo central de cada filamento.

O mais rápido que os pesquisadores viram as galáxias girarem em torno dos centros ocos dessas gavinhas foi de cerca de 360.000 km / h (223.700 mph). Os cientistas notaram que não sugerem que todos os filamentos em o universo gira, mas os filamentos giratórios parecem existir.

A grande questão é: "Por que eles giram?" Libeskind disse. O Big Bang não teria dotado o universo de nenhuma rotação primordial. Como tal, o que quer que tenha causado a rotação desses filamentos deve ter se originado mais tarde na história, conforme as estruturas se formaram, disse ele.

Uma possível explicação para essa rotação é que como os poderosos campos gravitacionais desses filamentos puxaram gás, poeira e outros materiais dentro deles para colapsar juntos, as forças de cisalhamento resultantes podem ter girado este material. Ainda assim, agora, "não temos certeza do que pode causar um torque nesta escala", disse Libeskind.

Os cientistas agora procuram entender a origem do spin do filamento por meio de simulações de computador de como a matéria se comporta nas maiores vendas cosmológicas. Os pesquisadores detalharam suas descobertas online 14 de junho na revista Nature Astronomy.


A que velocidade o universo se expande e pode ser mais rápido que a luz?

Nenhuma dessas questões realmente faz sentido na forma em que foi feita. Para ver por quê, vamos começar pensando em como sabemos que o universo está se expandindo.

A expansão do universo foi originalmente descoberta por Hubble, que descobriu que os desvios para o vermelho das galáxias eram proporcionais às suas distâncias de nós. Para manter as coisas simples, vamos começar pensando em como isso seria interpretado se não soubéssemos sobre a relatividade, de modo que a velocidade e a distância possam ser definidas como esperamos na mecânica newtoniana. Um desvio para o vermelho de, digamos, 0,037% indica que uma galáxia está se afastando de nós a quase exatamente 0,037% da velocidade da luz. A observação de Hubble, portanto, implica v = Hd, onde v é a velocidade relativa de duas galáxias, H é um número que é o mesmo para todas as galáxias e d é a distância entre as duas galáxias. Todas as distâncias intergalácticas estão aumentando na mesma fator de escala em qualquer intervalo de tempo. Isso é exatamente o que acontece, por exemplo, quando um pedaço de metal se expande porque foi aquecido. Quando um pedaço de metal se expande, não podemos descrever sua expansão geral usando uma velocidade em unidades de metros por segundo. Uma velocidade só pode ser definida se primeiro especificarmos de quais dois átomos do metal estamos falando. A velocidade será diferente se escolhermos um par diferente de átomos. Por razões semelhantes, não faz sentido pedir & # 8220a & # 8221 velocidade de expansão do universo. Não existe uma velocidade, mas muitas.

Agora, suponha que fixemos nossa atenção em duas galáxias específicas. Eles podem estar se afastando um do outro a uma velocidade maior que c? Esta questão requer relatividade. A relatividade geral não tem uma forma exclusivamente definida de falar sobre a velocidade da galáxia A em relação à galáxia B se elas estiverem a distâncias cosmológicas uma da outra. Se quisermos, podemos descrever verbalmente a situação dizendo que ambas as galáxias estão em repouso, mas o espaço entre elas está se expandindo. Se quisermos, podemos usar certas medidas de distância e tempo (ver: Como o tempo e a distância são medidos em cosmologia?) E descrever verbalmente A e B como se movendo em relação um ao outro a uma taxa encontrada tomando a mudança na distância dividida por a mudança no tempo. Na verdade, a relatividade geral nos permite atribuir absolutamente qualquer valor que quisermos à velocidade de A em relação a B, simplesmente não é uma coisa bem definida. Portanto, não faz sentido se preocupar se essa velocidade é maior do que c. Como as velocidades relativas de objetos distantes não são bem definidas na relatividade geral, não há como estender a proibição da relatividade especial sobre v & gtc para objetos distantes na relatividade geral. A proibição é local. Localmente, a relatividade geral é o mesmo que a relatividade especial.

Você pode às vezes ver afirmações de que a inflação cosmológica fez com que o universo se expandisse mais rápido do que c, ou que a borda do universo observável ocorre no local onde a lei de Hubble fornece uma velocidade igual a c. A primeira afirmação está incorreta porque a expansão do universo não pode ser medida com uma única velocidade. A segunda afirmação é, na melhor das hipóteses, uma simplificação exagerada, porque as velocidades relativas de objetos distantes não são bem definidas na relatividade geral. Para uma definição bastante natural de velocidade, existem galáxias que observamos que estão agora e sempre se afastando de nós a uma velocidade maior do que c. [Lineweaver]

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PhD em física. Eu ensino física no Fullerton College, uma faculdade comunitária no sul da Califórnia. Gosto de escrever, tocar viola, fazer cerveja, escalar e fazer montanhismo.


Quasares, Redshifts e Controvérsias

O espectro de emissão distinto para o hidrogênio pode ser medido em laboratório. Quando o espectro de emissão do hidrogênio é medido em estrelas distantes, as linhas são freqüentemente deslocadas em direção à extremidade vermelha (mudança não necessariamente em escala). Este efeito é conhecido como desvio para o vermelho.

Este livro é fundamental para toda a controvérsia sobre a interpretação do redshift, e a maioria das críticas ao trabalho de Arp, que vimos, se relacionam com as evidências apresentadas aqui.

Como o título sugere, os quasares figuram com destaque neste livro. Estes foram encontrados pela primeira vez em pesquisas de rádio no início dos anos 1960. Opticamente, eles se pareciam com estrelas, mas seus espectros eram irreconhecíveis até que o astrônomo do Caltech Maarten Schmidt descobriu que eles possuíam enormes redshifts. Por que os redshifts de quasar excederam consideravelmente qualquer redshift de galáxia conhecido? Causas não cosmológicas foram descartadas e logo se decidiu, apesar das dificuldades não resolvidas, que os quasares eram os objetos mais distantes e luminosos do universo.

Arp observa que há evidências consideráveis ​​de que não apenas os quasares, mas também as galáxias, podem violar a relação redshift-distância aceita. Isso fortalece o caso de que a lei do desvio para o vermelho-distância pode ser violada. Mas também aumenta as apostas na busca teórica por uma causa de redshifts intrínsecos (sem velocidade), uma vez que qualquer mecanismo candidato deve operar em conjuntos de estrelas, gás e poeira em escala galáctica inteira.

Excesso de redshifts em quasares

Nos primeiros cinco capítulos, Arp trata da evidência anômala em quasares. A maioria dessas evidências são de dois tipos, viz. (i) um ou mais quasares caem mais perto de uma galáxia do que o esperado ao acaso (ii) quasares visivelmente conectados a uma galáxia. Em ambos os casos, a galáxia está em um redshift muito mais baixo do que os quasares associados, e é freqüentemente perturbada na forma ou excepcionalmente ativa, mostrando atividade de explosão estelar ou produzindo considerável emissão de rádio. Várias fotografias profundas e bem reproduzidas são mostradas para ilustrar essas associações. Por exemplo, a galáxia perturbada NGC 4319 e o quasar próximo Markarian 205 têm redshifts muito diferentes (cz = 1.700 km / se 21.000 km / s respectivamente), mas qualquer um pode ver pelas fotografias que eles estão conectados.7 Assim, o quasar é perto da galáxia no espaço, não em sua distância redshift de acordo com a lei de Hubble. Apesar de muitas críticas, este resultado, que contradiz claramente as suposições convencionais, foi confirmado por várias linhas independentes de evidência.

Algumas galáxias (por exemplo, NGC 1097) são acompanhadas por linhas de quasares apontando para fora de seus núcleos. Além disso, Arp mostra (capítulo 5) que a distribuição de um grande número de quasares brilhantes no espaço é muito diferente daquela esperada em suposições convencionais, e que muitos estão associados a galáxias próximas.

Excesso de redshifts nas galáxias

Arp também mostra muitos exemplos de galáxias visivelmente conectadas a galáxias companheiras menores com redshifts de até 36.000 km / s mais altos. Ele observa peculiaridades nesses sistemas, o que significa que eles não podem ser descartados como acidentes. Existem também vários casos de grupos de galáxias interagindo envolvendo redshifts discordantes, mais notavelmente "Quinteto de Stephan".

Membros dos grupos de galáxias M31 (Grupo Local) e M81 são sistematicamente deslocados para o vermelho em relação às galáxias dominantes de uma forma que não pode ser explicada em termos de velocidades orbitais dentro dos grupos. Não apenas isso, mas os intervalos de redshift são quantizados em múltiplos de 72 km / s. Apesar de muito ridículo, este resultado foi confirmado em outros grupos de galáxias, mas foi ignorado pelos astrônomos convencionais porque não pode ser explicado em termos da cosmologia do big bang.

Fenômeno de ejeção

As grandes galáxias de rádio, Virgo A (M87) e Centaurus A (NGC 5128), há muito tempo são conhecidas por possuir pares de jatos de rádio emergindo de seus núcleos. Arp mostra que eles também apresentam jatos internos irregulares vistos em comprimentos de onda visível e ultravioleta. Eles estão alinhados com os jatos de rádio e existem galáxias e quasares, alguns deles fortes fontes de rádio e / ou raios-X, espalhados perto das direções dos jatos. Tudo isso aponta para uma origem de ejeção dos objetos associados a essas grandes galáxias. Arp também observa (p. 146) que:

Uma vez que tantas galáxias estão organizadas em cadeias (que frequentemente contêm membros com redshifts discordantes), Arp sugere (p. 147) que:

Arp sugere ainda que uma causa geral dos belos braços espirais vistos em tantas galáxias podem ser ejeções emparelhadas no plano de rotação.

Cosmologia

Arp sugere que a teoria da gravidade conformada de Hoyle-Narlikar pode ser usada para sintetizar as observações que ele apresentou. Ele explica que isso é mais geral do que a teoria "normalmente usada" em que as massas das partículas podem variar no espaço e no tempo. Aplicado a quasares ejetados por galáxias, a ideia é que uma nova matéria emerge em nosso universo em núcleos galácticos ativos, onde Arp sugere que pode haver buracos brancos em vez de buracos negros. Isso não parece ser creatio ex nihilo no sentido bíblico, mas sim a transformação da energia em matéria.8 A nova matéria postulada tem massa zero e desvio para o vermelho muito alto. Em seguida, ele é ejetado e aumenta em massa e diminui em redshift. Arp sugere que a quantização do redshift pode ter uma explicação natural em termos desta abordagem.

Nenhum detalhe matemático é fornecido e aspectos importantes da teoria, conforme descrito por Arp, permanecem obscuros. Suas ideias teóricas são desenvolvidas de forma mais completa em Vendo vermelho.

Arp resume o problema de acompanhar a pesquisa do tipo que ele descreveu assim (p. 162):


Tópico: o universo tem uma velocidade de escape?

Isenção de responsabilidade: não me declaro um especialista em NENHUM assunto. Se eu declarar algo como um fato que está obviamente errado, por favor, não hesite em me corrigir. Eu acolho essas correções em uma tentativa de ser o mais verdadeiro e preciso possível.

& quotGullibility mata & quot - Carl Sagan
& quotTodas as pessoas sabem a mesma verdade. Nossas vidas consistem em como escolhemos distorcê-lo. & Quot - Harry Block
& quotÉ a marca de uma mente educada ser capaz de entreter um pensamento sem aceitá-lo. & quot - Aristóteles

Postado originalmente por KALSTER

bem, existem diferentes maneiras de olhar para a palavra universo, quero dizer, nosso universo local com o qual podemos interagir e compartilhar nossas leis da física.

você acabaria em algum tipo de multiverso 4d?

Postado originalmente por numb3rs Postado originalmente por Medlakeguy Postado originalmente por Serpicojr Postado originalmente por Medlakeguy

quanto mais perto você chega da velocidade da luz, mais energia você usa para viajar, ir .9c consome consideravelmente menos energia do que viajar .999c, é por isso que eu disse isso.

se o universo tivesse uma velocidade de escape, provavelmente seria dependente da energia cinética, não da velocidade do objeto. vendo como você não pode ir mais rápido que a luz

Só estou dizendo que 0,9999 ^ googol não significa o que você pensa que significa. Significa 0,9999 vezes o próprio googol vezes, e esse é um número minúsculo. O número sobre o qual você está tentando falar é (acredito):

que é um ponto decimal seguido por googol 9's. E, sim, dessa vez c é muito rápido.

Postado originalmente por Serpicojr

Só estou dizendo que 0,9999 ^ googol não significa o que você pensa que significa. Significa 0,9999 vezes o próprio googol vezes, e esse é um número minúsculo. O número sobre o qual você está tentando falar é (acredito):

que é um ponto decimal seguido por googol 9's. E, sim, dessa vez c é muito rápido.

se você deixasse o universo, não se tornaria um universo em sua totalidade? apenas um muito pequeno. se você fosse capaz de fazer algo ir mais rápido do que a velocidade da luz para ultrapassar o universo em sua expansão, você teria que ter um poder enorme. : |

Postado originalmente por Medlakeguy Postado originalmente por Serpicojr Postado originalmente por Medlakeguy Postado originalmente por Medlakeguy

Se a luz não pode escapar porque tem que seguir a curvatura do espaço, então não há velocidade de escape digna de menção.

No entanto, como humanos em uma nave espacial, não teríamos que seguir a curvatura, mas, em vez disso, mover-nos em linha reta. Portanto, quando chegamos à borda do BB e em linha reta, 'batemos'.
Batemos na parede do 'nada'! Ha ha.
Bem, pensando bem, isso não é engraçado.
Somos prisioneiros do BB.

Postado originalmente por Cosmo Postado originalmente por Medlakeguy

Se a luz não pode escapar porque tem que seguir a curvatura do espaço, então não há velocidade de escape digna de menção.

No entanto, como humanos em uma nave espacial, não teríamos que seguir a curvatura, mas, em vez disso, mover-nos em linha reta. Portanto, quando chegamos à borda do BB e em linha reta, 'batemos'.
Batemos na parede do 'nada'! Ha ha.
Bem, pensando bem, isso não é engraçado.
Somos prisioneiros do BB.

talvez a luz, por não ter massa, não possui energia cinética suficiente para escapar do universo?

não há parede no fim do universo,
se o espaço estiver fechado, então você pode viajar em linha reta e terminar de volta ao ponto de partida

se existe um multiverso 4d, então, em um sentido muito real, já estamos no limite do universo. estranho né?

Postado originalmente por Serpicojr Postado originalmente por SuperNatendo Postado originalmente por Medlakeguy Postado originalmente por Serpicojr Postado originalmente por Medlakeguy Postado originalmente por Medlakeguy

Ok, acho que vejo de onde está surgindo a confusão. Você sempre pode imergir o espaço curvo no espaço euclidiano (plano) e, para alguém que vive nesse espaço euclidiano, as linhas retas do espaço curvo parecem mesmo curvas. Mas isso não ocorre porque as linhas são realmente curvas - isso se deve apenas à distorção de olhar para um espaço curvo em um espaço plano.

Agora acho que é isso que você está imaginando quando fala sobre um observador externo vendo linhas retas em um espaço curvo como sendo curvas. Mas isso só faz sentido no cenário abstrato que proponho acima. Na realidade física, isso não faz sentido, a menos que você acredite que o universo é uma multiplicidade imersa em um espaço euclidiano de dimensão maior, no qual você pode entrar e ver o universo por sua forma curva.

O que estou dizendo, então, é que não existe um ponto de vista externo distinto a partir do qual você possa ver o universo. Você está preso nisso. E a perspectiva que você tem como observador no e do universo é a única que importa. Uma linha reta, um caminho que minimiza a distância, um caminho que segue a curvatura do espaço - tudo isso é a mesma coisa. E você não pode ir a lugar nenhum e ver essas coisas como algo mais do que linhas retas.

Postado originalmente por Medlakeguy

Ok, então vamos supor que o universo está contido em alguma coisa de dimensão superior, e vamos supor que queremos sair do universo e entrar nessa coisa. Se vamos tentar fazer isso indo bem rápido em uma linha reta, a única maneira de isso ser possível é se o universo tiver um limite (topológico) nesta coisa e se algum ponto nesse limite estiver a uma distância finita de em algum lugar (em qualquer lugar) no universo. Então você pode literalmente esbarrar na parede na extremidade do universo (supondo que você possa chegar lá).

No cenário de limite sem limites ou distância infinita está correto, então nenhuma quantidade de ir em linha reta ou ir rápido irá afastá-lo da curva do universo. Qualquer direção que você possa imaginar para ir corresponde a uma linha reta, e ir direto significa necessariamente se mover ao longo dessa linha. Se essa linha não atingir um limite em alguma distância finita, você está preso em uma velocidade ao redor do universo.


Qual é a velocidade do M31?

Uma nota do seu professor de astronomia.
Imagem Galex de M31.
(Crédito: NASA / JPL-Caltech)

Você entra na aula de astronomia um dia e encontra a seguinte pergunta no quadro: "Qual é a velocidade radial da galáxia M31 em relação à nossa galáxia?" Você já aprendeu que a velocidade radial significa a velocidade em linha reta em direção ou afastamento de algo, então o desafio é descobrir a velocidade com que M31, também conhecida como galáxia de Andrômeda, está se movendo em direção ou para longe de nossa galáxia natal, a Leitosa Caminho. Depois que todos estiverem em aula, seu professor diz que a primeira pessoa a resolver essa questão usando experimentos astronômicos e dados (em vez de procurar a resposta na Internet ou em um livro) será dispensada dos exames para o resto do ano.

Seu professor diz que os recursos que você pode usar incluem o equipamento de introdução de astronomia da Universidade (por exemplo, um telescópio óptico), bem como dados astronômicos disponíveis impressos e on-line. Use seu conhecimento das leis da física para selecionar um experimento que o ajudará a encontrar a resposta.

Fale mais sobre M31

Você imediatamente pensa em três abordagens possíveis:

  1. Use uma curva de luz de M31 e a relação 1 / r 2 para determinar a distância de M31. Você acha que se a distância até M31 está mudando com o tempo, você poderia usar 1 / r 2 em dois momentos diferentes para determinar a mudança na distância. A partir dessa distância variável e do intervalo de tempo entre essas medições, você pode determinar a velocidade.
  2. Use um espectro de M31 e o deslocamento Doppler das linhas de emissão. Você se lembra de aprender que o comprimento de onda observado das linhas de emissão é alterado quando a fonte está se movendo em relação ao observador, então talvez você possa usar isso para medir a velocidade de M31.
  3. Use a Lei de Hubble. Você aprendeu sobre a Lei de Hubble antes na aula de astronomia, que afirma que as galáxias estão se afastando umas das outras e, quanto mais longe uma galáxia está, mais rápido ela se afasta. Você acha que talvez pudesse usar esta lei para determinar a velocidade de M31.

Pelo menos um dos métodos acima fornecerá a resposta correta. Qual você quer tentar?

Volte e escolha um problema diferente para resolver


Esta é a única simetria que o universo nunca deve violar

Uma configuração do sistema usado pela colaboração BaBar para sondar violação de simetria de reversão de tempo. [+] diretamente. A partícula ϒ (4s) foi criada, ela decai em dois mésons (que podem ser uma combinação B / anti-B), e então ambos os mesons B e anti-B irão decair. Se as leis da física não forem invariantes na reversão do tempo, os diferentes decaimentos em uma ordem específica exibirão propriedades diferentes. Isso foi confirmado em 2012 pela primeira vez: a primeira violação direta da simetria T.

O objetivo final da física é descrever com precisão, tão precisamente quanto possível, exatamente como cada sistema físico que pode existir em nosso Universo se comportará. As leis da física precisam ser aplicadas universalmente: as mesmas regras devem funcionar para todas as partículas e campos em todos os locais o tempo todo. Eles devem ser bons o suficiente para que, independentemente das condições existentes ou dos experimentos que realizamos, nossas previsões teóricas correspondam aos resultados medidos.

As teorias físicas mais bem-sucedidas de todas são as teorias de campo quântico que descrevem cada uma das interações fundamentais que ocorrem entre as partículas, junto com a Relatividade Geral, que descreve o espaço-tempo e a gravitação. E, no entanto, há uma simetria fundamental que se aplica não apenas a todas essas leis físicas, mas a todos os fenômenos físicos: simetria CPT. E por quase 70 anos, conhecemos o teorema que nos proíbe de violá-lo.

Existem muitas letras do alfabeto que exibem simetrias particulares. Observe que a capital. As letras [+] mostradas aqui têm uma e apenas uma linha de letras de simetria como "I" ou "O" tem mais de uma. Esta simetria de 'espelho', conhecida como Paridade (ou P-simetria), foi verificada para manter todas as interações fortes, eletromagnéticas e gravitacionais onde quer que seja testada. No entanto, as interações fracas ofereceram uma possibilidade de violação da paridade. A descoberta e a confirmação disso valeram o Prêmio Nobel de Física de 1957.

Para a maioria de nós, quando ouvimos a palavra simetria, pensamos em refletir as coisas em um espelho. Algumas das letras do nosso alfabeto exibem este tipo de simetria: "A" e "T" são verticalmente simétricos, enquanto "B" e "E" são horizontalmente simétricos. "O" é simétrico em relação a qualquer linha que você desenha, bem como simetria rotacional: não importa como você gira, sua aparência permanece inalterada.

Mas também existem outros tipos de simetria. Se você tem uma linha horizontal e muda horizontalmente, ela permanece a mesma linha horizontal: isso é simetria translacional. Se você está dentro de um vagão de trem e os experimentos que realiza dão o mesmo resultado se o trem está em repouso ou se movendo rapidamente nos trilhos, isso é uma simetria sob impulsos (ou transformações de velocidade). Algumas simetrias sempre se mantêm sob nossas leis físicas, enquanto outras só são válidas enquanto certas condições são atendidas.

Diferentes quadros de referência, incluindo diferentes posições e movimentos, veriam diferentes leis. [+] da física (e discordaria da realidade) se uma teoria não fosse relativisticamente invariante. O fato de termos uma simetria sob 'impulsos', ou transformações de velocidade, nos diz que temos uma quantidade conservada: momento linear. O fato de uma teoria ser invariante sob qualquer tipo de transformação de coordenada ou velocidade é conhecido como invariância de Lorentz, e qualquer simetria invariante de Lorentz conserva a simetria CPT. No entanto, C, P e T (bem como as combinações CP, CT e PT) podem ser violados individualmente.

Krea, usuário do Wikimedia Commons

Se quisermos descer a um nível fundamental e considerar as menores partículas indivisíveis que constituem tudo o que conhecemos em nosso Universo, examinaremos as partículas do Modelo Padrão. Consistindo de férmions (quarks e leptons) e bósons (glúons, fótons, bósons W e Z e o Higgs), eles compreendem todas as partículas que conhecemos e que compõem a matéria e a radiação que realizamos experimentos diretamente no Universo.

Podemos calcular as forças entre quaisquer partículas em qualquer configuração e determinar como elas se moverão, interagirão e evoluirão com o tempo. Podemos observar como as partículas de matéria se comportam nas mesmas condições que as partículas de antimatéria e determinar onde são idênticas e onde são diferentes. Podemos realizar experimentos que são contrapartes em imagem espelhada de outros experimentos e observar os resultados. Todos os três testam a validade de várias simetrias.

As partículas e antipartículas do Modelo Padrão obedecem a todos os tipos de leis de conservação, mas lá. [+] são pequenas diferenças entre o comportamento de certos pares de partículas / antipartículas que podem ser indícios da origem da bariogênese. Os quarks e léptons são exemplos de férmions, enquanto os bósons (linha inferior) medeiam forças e surgem como consequência da origem da massa.

E. Siegel / Além da Galáxia

Na física, essas três simetrias fundamentais têm nomes.

  1. Conjugação de carga (C): esta simetria envolve a substituição de cada partícula em seu sistema por sua contraparte de antimatéria. É chamado de conjunção de carga porque cada partícula carregada tem uma carga oposta (como carga elétrica ou colorida) para sua antipartícula correspondente.
  2. Paridade (P): esta simetria envolve a substituição de cada partícula, interação e decadência por sua contraparte espelhada.
  3. Simetria de reversão de tempo (T): esta simetria exige que as leis da física que afetam as interações das partículas se comportem exatamente da mesma maneira, quer você avance ou recue o relógio no tempo.

A maioria das forças e interações com as quais estamos acostumados obedece a cada uma dessas três simetrias independentemente. Se você jogasse uma bola no campo gravitacional da Terra e ela fizesse uma forma parecida com uma parábola, não faria diferença se você substituísse as partículas por antipartículas (C), não faria diferença se você refletisse sua parábola em um espelho ou não (P), e não importaria se você corresse o relógio para frente ou para trás (T), contanto que você ignorasse coisas como resistência do ar e quaisquer colisões (inelásticas) com o solo.

A natureza não é simétrica entre partículas / antipartículas ou entre imagens espelhadas de partículas, ou. [+] ambos, combinados. Antes da detecção de neutrinos, que violam claramente as simetrias do espelho, as partículas em decomposição fraca ofereciam o único caminho potencial para identificar violações da simetria P.

E. Siegel / Além da Galáxia

But individual particles don't obey all of these. Some particles are fundamentally different than their antiparticles, violating C-symmetry. Neutrinos are always observed in motion and close to the speed of light. If you point your left thumb in the direction that they move, they always "spin" in the direction that your fingers on your left hand curl in around the neutrino, while antineutrinos are always "right-handed" in the same way.

Some decays violate parity. If you have an unstable particle that spins in one direction and then decays, its decay products can be either aligned or anti-aligned with the spin. If the unstable particle exhibits a preferred directionality to its decay, then the mirror image decay will exhibit the opposite directionality, violating P-symmetry. If you replace the particles in the mirror with antiparticles, you're testing the combination of these two symmetries: CP-symmetry.

A normal meson spins counterclockwise about its North Pole and then decays with an electron being . [+] emitted along the direction of the North Pole. Applying C-symmetry replaces the particles with antiparticles, which means we should have an antimeson spinning counterclockwise about its North Pole decay by emitting a positron in the North direction. Similarly, P-symmetry flips what we see in a mirror. If particles and antiparticles do not behave exactly the same under C, P, or CP symmetries, that symmetry is said to be violated. Thus far, only the weak interaction violates any of the three, but its possible that there are violations in other sectors below our current thresholds.

E. Siegel / Beyond The Galaxy

In the 1950s and 1960s, a series of experiments were performed that tested each of these symmetries and how well they performed under the gravitational, electromagnetic, strong and weak nuclear forces. Perhaps surprisingly, the weak interactions violated C, P, and T symmetries individually, as well as combinations of any two of them (CP, PT, and CT).

But all of the fundamental interactions, every single one, always obeys the combination of all three of these symmetries: CPT symmetry. CPT symmetry says that any physical system made of particles that moves forwards in time will obey the same laws as the identical physical system made of antiparticles, reflected in a mirror, that moves backwards in time. It's an observed, exact symmetry of nature at the fundamental level, and it should hold for all physical phenomena, even ones we have yet to discover.

The most stringest tests of CPT invariance have been performed on meson, lepton, and baryon-like . [+] particles. From these different channels, the CPT symmetry has been shown to be a good symmetry to precisions of better than 1-part-in-10-billion in all of them, with the meson channel reaching precisions of nearly 1 part in 10^18.

Gerald Gabrielse / Gabrielse Research Group

On the experimental front, particle physics experiments have been operating for decades to search for violations of CPT symmetry. To significantly better precisions than 1-part-in-a-billion, CPT is observed to be a good symmetry in meson (quark-antiquark), baryon (proton-antiproton), and lepton (electron-positron) systems. Not a single experiment has ever observed an inconsistency with CPT symmetry, and that's a good thing for the Standard Model.

It's also an important consideration from a theoretical perspective, because there's a CPT theorem that demands that this combination of symmetries, applied together, must not be violated. Although it was first proven in 1951 by Julian Schwinger, there are many fascinating consequences that arise because of the fact that CPT symmetry must be conserved in our Universe.

We can imagine that there's a mirror Universe to ours where the same rules apply. If the big red . [+] particle pictured above is a particle with an orientation with its momentum in one direction, and it decays (white indicators) through either the strong, electromagnetic, or weak interactions, producing 'daughter' particles when they do, that is the same as the mirror process of its antiparticle with its momentum reversed (i.e., moving backwards in time). If the mirror reflection under all three (C, P, and T) symmetries behaves the same as the particle in our Universe, then CPT symmetry is conserved.

The first is that our Universe as we know it would be indistinguishable from a specific incarnation of an anti-Universe. If you were to change:

  • the position of every particle to a position that corresponded to a reflection through a point (P reversal),
  • each and every particle replaced by their antimatter counterpart (C reversal),
  • and the momentum of each particle reversed, with the same magnitude and opposite direction, from its present value (T reversal),

then that anti-Universe would evolve according to exactly the same physical laws as our own Universe.

Another consequence is that if the combination of CPT holds, then every violation of one of them (C, P, or T) must correspond to an equivalent violation of the other two combined (PT, CT, or CP, respectively) in order to conserve the combination of CPT. It's why we knew that T-violation needed to occur in certain systems decades before we were capable of measuring it directly, because CP violation demanded it be so.

In the Standard Model, the neutron's electric dipole moment is predicted to be a factor of ten . [+] billion larger than our observational limits show. The only explanation is that somehow, something beyond the Standard Model is protecting this CP symmetry in the strong interactions. If C is violated, so is PT if P is violated, so is CT if T is violated, so is CP.

public domain work from Andreas Knecht

But the most profound consequence of the CPT theorem is also a very deep connection between relativity and quantum physics: Lorentz invariance. If the CPT symmetry is a good symmetry, then the Lorentz symmetry — which states that the laws of physics stay the same for observers in all inertial (non-accelerating) reference frames — must also be a good symmetry. If you violate the CPT symmetry, then the Lorentz symmetry is also broken.

Breaking Lorentz symmetry might be fashionable in certain areas of theoretical physics, particularly in certain quantum gravity approaches, but the experimental constraints on this are extraordinarily strong. There have been many experimental searches for violations of Lorentz invariance for over 100 years, and the results are overwhelmingly negative and robust. If the laws of physics are the same for all observers, then CPT must be a good symmetry.

Quantum gravity tries to combine Einstein’s General theory of Relativity with quantum mechanics. . [+] Quantum corrections to classical gravity are visualized as loop diagrams, as the one shown here in white. If you extend the Standard Model to include gravity, the symmetry that describes CPT (the Lorentz symmetry) may become only an approximate symmetry, allowing for violations. Thus far, however, no such experimental violations have been observed.

SLAC National Accelerator Lab

In physics, we have to be willing to challenge our assumptions, and to probe all possibilities, no matter how unlikely they seem. But our default should be that the laws of physics that have stood up to every experimental test, that compose a self-consistent theoretical framework, and that accurately describe our reality, are indeed correct until proven otherwise. In this case, it means that the laws of physics are the same everywhere and for all observers until proven otherwise.

Sometimes, particles behave differently than antiparticles, and that's okay. Sometimes, physical systems behave differently than their mirror-image reflections, and that's also okay. And sometimes, physical systems behave differently depending on whether the clock runs forwards or backwards. But particles moving forwards in time must behave the same as antiparticles reflected in a mirror moving backwards in time that's a consequence of the CPT theorem. That's the one symmetry, as long as the physical laws that we know of are correct, that must never be broken.


In galactic astronomy, peculiar motion refers to the motion of an object (usually a star) relative to a Galactic rest frame.

Local objects are commonly examined as to their vectors of position angle and radial velocity. These can be combined through vector addition to state the object's motion relative to the Sun. Velocities for local objects are sometimes reported with respect to the local standard of rest (LSR) – the average local motion of material in the galaxy – instead of the Sun's rest frame. Translating between the LSR and heliocentric rest frames requires the calculation of the Sun's peculiar velocity in the LSR. [1]

In physical cosmology, peculiar velocity refers to the components of a galaxy's velocity that deviate from the Hubble flow. According to Hubble's Law, galaxies recede from us at speeds proportional to their distance from us.

Galaxies are not distributed evenly throughout observable space, but are typically found in groups or clusters, where they have a significant gravitational effect one on another. Velocity dispersions of galaxies arising from this gravitational attraction are usually in the hundreds of kilometers per second, but they can rise to over 1000 km/s in rich clusters. [2] This velocity can alter the recessional velocity that would be expected from the Hubble flow and affect the observed redshift of objects via the relativistic Doppler effect. The Doppler redshift due to peculiar velocities is

for low velocities (small redshifts). This combines with the redshift from the Hubble flow and the redshift from our own motion z ⊙ > to give the observed redshift [3]

(There may also be a gravitational redshift to consider. [3] )

The radial velocity of a cosmologically "close" object can be approximated by

with contributions from both the Hubble flow and peculiar velocity terms, where H 0 > is the Hubble constant and d is the distance to the object.

Redshift-space distortions can cause the spatial distributions of cosmological objects to appear elongated or flattened out, depending on the cause of the peculiar velocities. [4] Elongation, sometimes referred to as the "Fingers of God" effect, is caused by random thermal motion of objects however, correlated peculiar velocities from gravitational infall are the cause of a flattening effect. [5] The main consequence is that, in determining the distance of a single galaxy, a possible error must be assumed. This error becomes smaller as distance increases. For example, in surveys of type Ia supernovae, peculiar velocities have a significant influence on measurements out to redshifts around 0.5, leading to errors of several percent when calculating cosmological parameters. [3] [6]

Peculiar velocities can also contain useful information about the universe. The connection between correlated peculiar velocities and mass distribution has been suggested as a tool for determining constraints for cosmological parameters using peculiar velocity surveys. [7] [8]


What would it take to falsify the "big bang" model of cosmology?

A model tweaked doesn't mean that it was falsified and that's why it was tweaked. Please understand that. Cheating =/= tweaking.

Arp's observations are not valid now. His observations have been refuted by modern observations. So, I guess, we should come back to the main question. The title of this thread is, "What would it take to falsify the big bang model of cosmology?" Well, it would take many things. Like, the CMB has to be falsified. Or, it has to be defined by another model. Well, as we haven't got enough evidence yet, the Big Bang Theory is the most reliable model, till now.

Helio

This is an important question and often misunderstood.

If a "theory" is introduced that presents no means, even in principle, in testing the theory objectively (measurements by many), then by definition, it is definitely não a scientific theory. This is a hard rule that separates science from philosophy and religion, which must rely on subjective viewpoints. Science includes subjectivity since ideas and reasons must be drawn from the objectivity needed to create the theory. But a key tenet in science when it comes to theories and hypotheses is the requirement for falsifiability.

BBT is no exception. Indeed, the reason it is now mainstream is because of all the tests that it has passed. The ultimate test of its veracity is found in all the predictions that came from the requirements for the CMBR. The Lyman-alpha forest test was another.

Prior to the BBT was the Static Theory for the universe, which held it was simply assumed to be infinite in both size and time. Einstein mocked Lemaitre's introduction of his BBT. [Lemaitre called it the "Primeval Atom" since it began out of a something incredibly tiny, but never out of nothing.]

I like humor especially from great scientists. When Einstein was informed that 100 German scientists and other PhDs wrote a letter decrying his GR theory, his response was something like, "Why 100 when only 1 is needed?" Brilliant example of how real science works. Ultimately it's not about any consensus, especially by those with social or political agendas.

Two adjacent galaxies that have very dissimilar redshifts would be hard evidence that something is amiss with the redshift being used as a tool for determining velocity. If two galaxies appear to be adjacent but aren't, then such a claim would be false. If they have what appears to be a connecting tail, then they only appear more likely than the y otherwise would. There is extraordinary evidence that redshift does indicate velocity (or, more appropriately cosmological expansion since even police radar reveals normal velocity relationship with redshift).

But, likewise, it will now take extraordinary evidence to match the extraordinary claim that two galaxies exist adjacent to one another but with significantly different redshifts. This evidence, as far as I know and I'm not an astronomer, doesn't exist.

Consider how so many double stars are noted but, today, they are better established to be either binaries or separated by great distance. Appearances can be very deceiving.

Indeed, this has already happened. When Hubble found his Cepheid variable in Andromeda, it was used to calculate the age of the universe, which was something like 2 billion years. But this age quickly became a problem when geologists determine the age of Earth be be greater than 3.5 billion years. The Earth and stars were found to be older than the universe. No small contradiction.

Hubble, however, chose the dimmer type II Cepheids for his model and thus greatly underestimated the distance to Andromeda. Once this was corrected, suddenly the universe was older than Earth. This is how science works - it is always self-correcting as it is always about how things work, never "why".

No. There's a big difference between tweaking and something "ad hoc". It must improve a theory objectively, not subjectively. Tycho's model for our solar system was so "ad hoc" that most scientists simply ignored it when the Ptolemy model got blown out of the water by Galileo's objective discoveries.

Copernicus was favored, even by the Church eventually, because it did something all grand theories must do. demonstrate unification. His explanation for retrograde, Kepler's math that showed more distant planets travelled slower around a very massive object, etc. brought a unification that was far more reasonable to those exercising reason.