Кіріспе

Ғаламның математикалық модельдерін зерттейтін космологияның саласы – физика және астрономияның бір саласы. Физикалық космология космологияның космологиялық модельдерді зерттеумен айналысатын бөлімі. Космологиялық модель немесе жай ғана космология ғаламның ең ірі құрылымдары мен динамикасын сипаттайды және оның пайда болуы, құрылымы, эволюциясы және соңғы тағдыры туралы маңызды сұрақтарды зерттеуге мүмкіндік береді. Космология ғылым ретінде Коперник принципімен қалыптасты, ол бойынша аспан денелері Жердегідей бірдей физикалық заңдарға бағынады, сондай-ақ Ньютон механикасымен, ол осы физикалық заңдарды түсінуге алғашқы мүмкіндік берді. Физикалық космология, қазіргі түсінігінде, 1915 жылы Альберт Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясын жасауымен басталды, одан кейін 1920 жылдары маңызды байқаулар жасалды: біріншіден, Эдвин Хаббл ғаламның Күн жүйесінен тыс, көптеген галактикалардан тұратынын ашты; екіншіден, Весто Слифер және басқалардың жұмысы ғаламның кеңейіп жатқанын көрсетті. Бұл жетістіктер ғаламның пайда болуы туралы болжамдар жасауға және Жорж Леметрдің Ұлы жарылыс теориясын жетекші космологиялық модель ретінде орнатуға мүмкіндік берді. Кейбір зерттеушілер әлі де бірнеше баламалы космологияларды жақтаса да, көптеген космологтар Ұлы жарылыс теориясы байқауларды ең жақсы түсіндіреді деген пікірде. 1990 жылдардан бері байқау космологиясындағы маңызды жетістіктер, оның ішінде ғарыштық микротолқындық фон, алыс суперновалар және галактикалардың қызыл жылжуларын зерттеулер космологияның стандартты моделін жасауға әкелді. Бұл модель ғаламның көп мөлшерде қара материя мен қара энергиядан тұратынын талап етеді, олардың табиғаты әлі толыққанды түсініксіз, бірақ модель көптеген әртүрлі байқаулармен сәйкес келетін егжей-тегжейлі болжамдар береді. Космология теориялық және қолданбалы физиканың көптеген салаларының жұмысына көп сүйенеді. Космологиямен байланысты салалар: бөлшектер физикасының тәжірибелері мен теориясы, теориялық және байқау астрофизикасы, жалпы салыстырмалылық теориясы, кванттық механика және плазма физикасы.

Тақырыптың тарихы

Қазіргі заманғы космология теория мен байқаудың қатарлас жолымен дамыды. 1916 жылы Альберт Эйнштейн өзінің жалпы салыстырмалылық теориясын жариялады, ол гравитацияны кеңістік пен уақыттың геометриялық қасиеттері ретінде бірыңғай сипаттады. Ол кезде Эйнштейн статикалық ғаламға сенген, бірақ оның теориясының бастапқы тұжырымдамасы оған мүмкіндік бермейтінін анықтады. Себебі ғаламға таралған массалар гравитациялық тартымдылықпен бір-біріне тартылады және уақыт өте келе бір-біріне қарай қозғалады. Алайда ол өзінің теңдеулері космостық масштабтағы тартылыс күшін тежейтін тұрақты терминді енгізуге мүмкіндік беретінін түсінді. Эйнштейн өзінің тұңғыш релятивистік космологиясын 1917 жылы жариялады, онда ол осы космологиялық тұрақтыны өзінің өріс теңдеулеріне қосып, оларды статикалық ғаламды модельдеуге мәжбүр етті. Эйнштейн моделі статикалық ғаламды сипаттайды; кеңістік шекті және шексіз (шардың бетіне ұқсас, оның шекті ауданы бар, бірақ жиегі жоқ). Алайда, Эйнштейннің моделі деп аталатын бұл модель кішкентай тербелістерге тұрақсыз, ол ақыр соңында кеңейе бастайды немесе жиырылады. Оның теңдеулері Фридманн-Лемайтр-Робертсон-Уокер ғаламшарын сипаттайды, ол кеңейе немесе жиырылуы мүмкін, ал геометриясы ашық, жазық немесе жабық болуы мүмкін. [[Файл:Адамзаттың тарихы.svg|thumb|left|350px|Адамзаттың тарихы – гравитациялық толқындар ғарыштық инфляциядан туындайды деп болжанады, бұл Үлкен жарылыстан кейін болған жылдам үдемелі кеңею. Бірақ астрономиялық объектілерге қашықтықты анықтау қиын. Бір жолы – объектінің физикалық өлшемін оның бұрыштық өлшемімен салыстыру, бірақ мұны істеу үшін физикалық өлшемін қабылдау керек. Тағы бір әдіс – объектінің жарықтығын өлшеу және ішкі жарықтығын қабылдау, одан қашықтықты кері квадрат заңы арқылы анықтауға болады. Бұл әдістерді қолданудың қиындығына байланысты олар тұмандықтардың біздің Галактикамыздан тыс галактикалар екенін түсінбеді, сондай-ақ космологиялық салдарлар туралы болжам жасамады. 1927 жылы бельгиялық католик діни қызметкері Жорж Лематр Фридманн-Лемайтр-Робертсон-Уокер теңдеулерін өз бетінше шығарды және спиральды тұмандықтардың алыстауы негізінде ғаламның «алғашқы атомның» «жарылысымен» басталғанын ұсынды, кейін ол Үлкен жарылыс деп аталды. 1929 жылы Эдвин Хаббл Лематр теориясының бақылау негізін ұсынды. Хаббл спиральды тұмандықтардың галактикалар екенін олардың қашықтығын Цефеид айнымалы жұлдыздарының жарықтығын өлшеу арқылы анықтап көрсетті. Ол галактиканың қызыл жылжуы мен оның қашықтығы арасындағы байланысты анықтады. Ол бұл құбылысты галактикалар Жерден әр бағытта олардың қашықтығына пропорционалды жылдамдықпен алыстап бара жатқандығы туралы дәлел ретінде түсіндірді. Бұл факт қазір Хаббл заңы деп аталады, бірақ Хаббл тапқан жылдамдық пен қашықтықты байланыстыратын сандық фактор он есеге қате болды, себебі Цефеид айнымалыларының түрлерін білмеу. Космологиялық принципке сүйенсек, Хаббл заңы ғаламның кеңейіп жатқанын көрсетті. Бұл кеңейтудің екі негізгі түсіндірмесі ұсынылды. Олардың бірі – Джордж Гамов ұсынған және дамытқан Лематрдың Үлкен жарылыс теориясы. Екінші түсінік – Фред Хойлдің тұрақты күй моделінде галактикалар бір-бірінен алыстағанда жаңа материя пайда болады. Бұл модельде ғалам кез келген уақытта бірдей болады. Бірнеше жыл бойы бұл теорияларды қолдаушылар тең бөлінеді. Алайда, бақылаулар ғаламның ыстық және тығыз күйден пайда болғанын растай бастады. 1965 жылы ғарыштық микротолқындық фонды табу Үлкен жарылыс моделін қатты қолдады. Үлкен жарылыс моделін кеңейту үшін ғаламның бастамасы немесе сингулярлығы жоқ және ғаламның жасы шексіз деген нұсқа ұсынылды. 2023 жылдың қыркүйегінде астрофизиктер Джеймс Вебб ғарыш телескопының соңғы зерттеулеріне негізделген Космологияның стандартты моделі түрінде ғаламның жалпы қазіргі көзқарасына күмән келтірді.

Космостың энергиясы

Ең жеңіл химиялық элементтер, негізінен сутегі мен гелий, ядролық синтез процесі арқылы Ұлы Жарқын кезінде пайда болды. Бұл процестің нәтижесінде кейін энергия босатылады, яғни Ұлы Жарқыннан кейін. Ядролық бөлшектердің мұндай реакциялары, мысалы, жаңа жұлдыздар сияқты, өзгермелі жұлдыздарда күрт энергияның шығарылуына алып келуі мүмкін. Материяның қара тесіктерге күш салдарынан құлауы галактикалардың ядролық аймақтарында ең жоғары энергетикалық процестерге қуат береді, квазарлар мен белсенді галактикаларды құрайды. Космологтар энергияның дәстүрлі формаларын қолдана отырып, ғаламның үдемелі кеңеюімен байланысты барлық ғарыштық құбылыстарды нақты түсіндіре алмайды. Оның орнына, космологтар барлық кеңістікке сіңген қара энергия деп аталатын энергияның жаңа түрін ұсынады. Бір гипотеза бойынша, қара энергия – бұл вакуум энергиясы, ол белгісіздік принципіне байланысты болатын виртуалды бөлшектермен байланысты бос кеңістіктің құрамдас бөлігі. Ғаламдағы жалпы энергияны ең қабылданған гравитация теориясы – жалпы салыстырмалылық теориясы арқылы анықтаудың нақты жолы жоқ. Сондықтан, кеңейіп жатқан ғаламдағы энергияның сақталуы да даулы мәселе болып қалады. Мысалы, галактикааралық кеңістік арқылы өтетін әрбір фотон қызыл жылжу әсерінен энергия жоғалтады. Бұл энергия басқа жүйеге берілмейді, сондықтан мәңгілікке жоғалып сияқты. Екінші жағынан, кейбір космологтар энергия белгілі бір мағынада сақталады деп санайды, бұл энергияның сақталу заңына сәйкес келеді. Энергияның әртүрлі формалары ғарышта басымдыққа ие болуы мүмкін: сәулелену деп аталатын релятивистік бөлшектер немесе материя деп аталатын релятивистік емес бөлшектер. Релятивистік бөлшектер – бұл олардың тынығу массасы кинетикалық энергиясына қарағанда нөлге немесе одан азға тең бөлшектер, сондықтан олар жарық жылдамдығында немесе оған өте жақын жылдамдықпен қозғалады; релятивистік емес бөлшектердің тынығу массасы энергиясынан әлдеқайда жоғары, сондықтан олар жарық жылдамдығынан әлдеқайда баяу қозғалады. Ғалам кеңейген сайын, материя да, сәулелену де сиретеді. Алайда, сәулелену мен материяның энергия тығыздықтары әртүрлі деңгейде сиретеді. Белгілі бір көлем кеңейгенде, масса-энергия тығыздығы тек көлемнің өсуімен ғана өзгереді, ал сәулеленудің энергия тығыздығы көлемнің өсуімен де, оны құрайтын фотондардың толқын ұзындығының өсуімен де өзгереді. Осылайша, ғалам кеңейген кезде сәулелену энергиясы материя энергиясына қарағанда ғаламның жалпы энергиясының кішігірім бөлігіне айналады. Ерте ғаламда сәулелену басым болған және кеңеюдің баяулауын бақылаған. Кейіннен, фотонның орташа энергиясы шамамен 10 эВ және одан төмен болған кезде, материя баяулау жылдамдығын анықтайды және ғалам "материя басымдығында" деп аталады. Орташа жағдай аналитикалық түрде жақсы қарастырылмайды. Ғаламның кеңеюі жалғасқан сайын, материя одан әрі сиретеді және космологиялық тұрақты басымдыққа ие болады, бұл ғаламның кеңеюін үдетуге әкеледі.

Ғаламның тарихы

Ғаламның тарихы космологияның орталық мәселесі болып табылады. Ғаламның тарихы әр кезеңде басым күштер мен процестерге қарай эпохалар деп аталатын түрлі кезеңдерге бөлінеді. Стандартты космологиялық модель Ламбда-CDM моделі деп белгілі.

Қозғалыс теңдеулері

Стандартты космологиялық модельде, ғаламның жалпы қозғалысын анықтайтын теңдеулер жалпы салыстырмалылық теориясынан шағын, оң космологиялық тұрақтымен туындайды. Шешімі – ғаламның кеңеюі; осы кеңеюдің нәтижесінде ғаламдағы сәуле және материя салқындап, таралады. Алғашқыда, ғаламдағы сәуле мен материяны тартып тұратын гравитация кеңеюді баяулатады. Бірақ, олар тараған сайын, космологиялық тұрақты үстемдік табады және ғаламның кеңеюі тежелудің орнына жылдамдана бастайды. Біздің ғаламымызда бұл миллиардтаған жылдар бұрын орын алған.

Космологиядағы бөлшектер физикасы

Ғаламның ең алғашқы сәттерінде орташа энергия тығыздығы өте жоғары болды, осы ортаны түсіну үшін бөлшектер физикасы туралы білім аса маңызды. Сондықтан, осы кезеңдегі космологиялық модельдер үшін тұрақсыз элементар бөлшектердің шашырау және ыдырау процестері маңызды болып табылады. Ереже бойынша, шашырау немесе ыдырау процесі белгілі бір кезеңде космологиялық тұрғыдан маңызды болып есептеледі, егер осы процесті сипаттайтын уақыт шкаласы ғаламның кеңею уақыт шкаласынан кіші немесе оған тең болса. Ғаламның кеңеюін сипаттайтын уақыт шкаласы – бұл Хаббл параметрімен анықталады, ол уақытқа байланысты өзгереді. Кеңею уақыт шкаласы шамамен ғаламның кез келген уақыттағы жасына жуық.

Үлкен жарылыстың уақыт сызығы

Байқаулар ғалам шамамен 13,8 миллиард жыл бұрын пайда болғанын көрсетеді. Одан бері ғаламның эволюциясы үш кезеңнен өтті. Өте ерте ғалам, әлі толық түсініксіз, ғаламның тым ыстық болған және оның бөлшектерінің энергиясы Жердегі бөлшектер үдеткіштерінде қол жетімді деңгейден асып түскен шағын сәт еді. Сондықтан, Үлкен жарылыс теориясы осы дәуірдің негізгі ерекшеліктерін анықтаса да, толық мәліметтер көбінесе негізделген болжамдарға құрылған. Одан кейін, ерте ғаламда ғаламның эволюциясы белгілі жоғары энергиялық физика заңдарына сәйкес жүрді. Осы кезде алғашқы протон, электрон және нейтрон, содан кейін ядролар және, ақырында, атомдар пайда болды. Бейтарап сутегінің қалыптасуымен бірге ғарыштық микротолқынды фон сәулесі шықты. Соңында, құрылым қалыптасу дәуірі басталды, осы кезде материя алғашқы жұлдыздар мен квазарларға жинала бастады, нәтижесінде галактикалар, галактикалар шоғырлары және супершоғырлар пайда болды. Ғаламның болашағы әлі толық анықталған жоқ, бірақ ΛCDM моделіне сәйкес, ол мәңгілікке дейін кеңейе береді.

Зерттеу салалары

Төменде космологиядағы ең белсенді зерттеулердің кейбіреуі шамамен хронологиялық ретпен сипатталған. Бұл Үлкен жарылыс космологиясының барлық аспектілерін қамтымайды, олар Үлкен жарылыс уақыт жобасында келтірілген.

Ерте ғалам

Ертедегі ыстық ғалам шамамен 10−33 секундтан бастап Үлкен жарылыспен жақсы түсіндіріледі, бірақ бірнеше мәселе бар. Біріншіден, қазіргі бөлшектер физикасын қолдана отырып, ғаламның жалпақ, біртекті және изотроптық болуына нақты себеп жоқ (космологиялық принципті қараңыз). Сонымен қатар, бөлшектер физикасының біріктірілген теориялары ғаламда магниттік монопольдер болуы керек екенін көрсетеді, бірақ олар табылмаған. Бұл мәселелер ғаламдық инфляцияның қысқа мерзімі арқылы шешіледі, ол ғаламды тегістікке жеткізеді, байқалатын деңгейге дейін анизотропиялар мен біртектіліктерді тегістеп, монопольдерді экспоненциалды түрде азайтады. Космикалық инфляцияның физикалық моделі өте қарапайым, бірақ ол әлі күнге дейін бөлшектер физикасымен расталмаған, және инфляция мен кванттық өріс теориясын үйлестіруде қиындықтар бар. Кейбір космологтар ішектік теория мен брандық космология инфляцияға балама бола алады деп санайды. Космологиядағы тағы бір маңызды мәселе – ғаламда антиматериядан гөрі материяның көп болуына не себеп болды. Космологтар байқаулар арқылы ғаламның материя мен антиматерия аймақтарына бөлінбегенін анықтай алады. Егер бөлінген болса, жойылу нәтижесінде рентген және гамма сәулелері пайда болар еді, бірақ мұндай байқаулар жоқ. Сондықтан, ерте ғаламда антиматериядан асып түсетін материяның шағын артық мөлшерін тудырған қандай да бір процесс болған болуы керек, және бұл (қазіргі уақытта түсініксіз) процесс бариогенез деп аталады. Андрей Сахаров 1967 жылы бариогенез үшін үш қажетті шартты анықтады, ол материя мен антиматерия арасындағы CP симметриясы деп аталатын бөлшектер физикасының симметриясын бұзуды талап етеді. Дегенмен, бөлшектерді үдеткіштері CP симметриясының бұзылуын өлшеуге тым аз, сондықтан бариондық асимметрияны түсіндіре алмайды. Космологтар мен бөлшектер физиктері бариондық асимметрияны түсіндіруге мүмкіндік беретін ерте ғаламдағы CP симметриясының қосымша бұзылуларын іздеп жатыр. Бариогенез және ғаламдық инфляция мәселелері бөлшектер физикасымен тығыз байланысты, және олардың шешімі ғаламды бақылау арқылы емес, жоғары энергия теориясы мен эксперименттер арқылы табылуы мүмкін.

Үлкен жарылыс теориясы

Үлкен жарылыс ядролық синтезі – ерте ғаламдағы элементтердің қалыптасуы туралы теория. Ол ғалам шамамен үш минуттық болғанда және ядролық синтез жүзеге асу үшін қажетті температурадан төмен түскенде аяқталды. Үлкен жарылыс ядролық синтезінің жұмыс істеу кезеңі қысқа болғандықтан, тек ең жеңіл элементтер ғана пайда болды. Сутек иондарынан (протоннан) бастап, ол негізінен дейтерий, гелий-4 және литий өндірді. Басқа элементтердің мөлшері өте аз болды. Нуклеосинтездің негізгі теориясын 1948 жылы Джордж Гамов, Ральф Ашер Альфер және Роберт Герман жасады. Бұл теория көп жылдар бойы Үлкен жарылыс кезіндегі физиканы зерттеу құралы ретінде қолданылды, себебі Үлкен жарылыс ядролық синтезі теориясы алғашқы жарық элементтердің мөлшерін ерте ғаламның ерекшеліктерімен байланыстырады. Атап айтқанда, оны эквиваленттік принципін тексеру, қара материяны зерттеу және нейтрино физикасын сынау үшін пайдалануға болады. Кейбір космологтар Үлкен жарылыс ядролық синтезі нейтриноның төртінші "стерильді" түрінің бар екенін көрсетеді деген гипотезаны ұсынады.

Үлкен жарылыс космологиясының стандартты моделі

ΛCDM (Ламбда салқын қара материя) немесе Ламбда CDM моделі – Үлкен жарылыс космологиялық моделінің параметризациясы болып табылады, онда ғалам қара энергиямен байланысты космологиялық тұрақтыны (Ламбдамен, грекше Λ белгіленеді) және салқын қара материяны (CDM деп қысқартылады) қамтиды. Ол жиі Үлкен жарылыс космологиясының стандартты моделі деп аталады.

Космикалық микротолқынды фон

Космикалық микротолқындық фон – бейтарап атомдар алғаш рет пайда болған кездегі рекомбинация эпохасынан кейін ажыраудан қалған сәулелену. Осы кезде Ұлы Жарқыннан шыққан сәуле зарядталған иондардан Томасон шағылысуын тоқтатты. 1965 жылы Арно Пензиас және Роберт Вудро Вильсон алғаш байқаған сәулеленудің мүлтіксіз термиялық қара дене спектрі бар. Оның температурасы бүгінде 2,7 кельвинге тең және 10⁵ бөлігінің біріне дейін изотропты. Ерте Ғаламдағы шағын біртектіліктердің эволюциясын сипаттайтын космологиялық бұзылыстар теориясы космологтарға сәулеленудің бұрыштық қуат спектрін дәл есептеуге мүмкіндік берді, және оны жақындағы спутниктік эксперименттер (COBE және WMAP) және көптеген жердегі және атмосфералық эксперименттер (мысалы, Градустық бұрыштық масштабтық интерферометр, Космикалық фонды бейнелеу және Бумеранг) өлшеді. Бұл жұмыстардың мақсаты – ΛCDM моделінің негізгі параметрлерін үнемі дәлдігін арттыру, сондай-ақ Ұлы Жарқын моделінің болжамдарын тексеру және жаңа физиканы іздеу. Мысалы, WMAP өлшеулерінің нәтижесі нейтрино массаларына шектеулер қойды. QUIET және Атакама космологиялық телескопы сияқты жаңа эксперименттер ғаламдық микротолқындық фонның поляризациясын өлшеуге тырысады. Бұл өлшеулер теорияны одан әрі растауға және ғаламдық инфляция туралы ақпарат беруге, сондай-ақ Суняев-Зельдович эффектісі және Сакс-Вольф эффектісі сияқты екіншілік анизотропиялар туралы мәліметтер беруге күтілуде, олар галактикалар мен шоғырлардың ғаламдық микротолқындық фонмен өзара әрекеттесуінен туындайды. 2014 жылдың 17 наурызында BICEP2 ынтымақтастығының астрономдары КМЖ поляризациясының B режимінде анықталғанын жариялады, бұл Ұлы Жарқынның ең алғашқы кезеңінде инфляция теориясы болжаған бастапқы гравитациялық толқындардың куәлігі деп есептеледі. Алайда, сол жылдың соңында Планк ынтымақтастығы ғаламдық шаңның дәлірек өлшемін ұсынды, нәтижесінде шаңнан шыққан B режиміндегі сигнал BICEP2 хабарлаған сигналмен шамалас екені анықталды. 2015 жылдың 30 қаңтарында BICEP2 және Планк деректерінің бірлескен талдауы жарияланды және Еуропалық ғарыш агенттігі сигналдың толығымен Құс жолындағы жұлдыздаралық шаңқа жатқызылатынын мәлімдеді.

Қара зат

Үлкен жарылыс нуклеосинтезі, ғарыштық микротолқындық фон, құрылымның қалыптасуы және галактикалардың айналу қисықтары ғаламның массасының шамамен 23%-ы бариондық емес қара материядан тұратынын, ал тек 4%-ы ғана көрінетін, бариондық материядан тұратынын көрсетеді. Қара материяның гравитациялық әсері жақсы түсінілген, себебі ол галактикалардың төңірегінде галолар құрайтын суық, сәуле шығармайтын сұйықтық сияқты қылықтанады. Қара материя зертханада ешқашан тікелей анықталған жоқ, ал қара материяның бөлшек физикалық табиғаты әлі толыққанды белгісіз. Байқаулармен шектеулер болмаған жағдайда, тұрақты суперсимметриялық бөлшек, әлсіз өзара әрекеттесетін массивті бөлшек, гравитациялық өзара әрекеттесетін массивті бөлшек, аксион және массивті ықшам гало нысаны сияқты бірнеше үміткерлер бар. Қара материя гипотезасына альтернатива ретінде кішкентай үдеулерде гравитацияны өзгерту (MOND) немесе браналық космологияның әсері қарастырылады. TeVeS – гравитациялық линзалауды түсіндіре алатын MOND-тың бір түрі.

Қара энергия

Егер ғалам жазық болса, онда ғаламның энергия тығыздығының 73% құрайтын қосымша компонент болуы керек (23% қара материя және 4% бариондардан өзге). Бұл қара энергия деп аталады. Үлкен жарылыс кезіндегі ядролық синтез бен ғарыштық микротолқындық фонға кедеріс келтірмеу үшін, ол бариондар мен қара материя сияқты шоғырланбауы керек. Қара энергияның күшті байқау арқылы дәлелденгені бар, себебі ғаламның жалпы энергия тығыздығы ғаламның жазықтығына байланысты шектеулер арқылы белгілі, ал шоғырланған материяның мөлшері дәл өлшенген және одан әлдеқайда аз. 1999 жылы жүргізілген өлшемдер ғаламның кеңеюі бірте-бірте үдеп баратынын көрсетті, бұл қара энергияның пайда болуын күшейтті. Оның тығыздығы мен шоғырлану қасиеттерінен басқа, қара энергия туралы ештеңе белгісіз. Кванттық өріс теориясы қара энергияға ұқсас космологиялық тұрақтыны (КТ) болжайды, бірақ байқалғаннан 120 рет артық. Стивен Вайнберг және бірқатар ішек теориялықтары (ішек пейзажына қараңыз) «әлсіз антрополық принципті» қолданды: яғни, физиктердің осындай кішкентай космологиялық тұрақты бар ғаламды байқауының себебі, үлкен космологиялық тұрақты бар ғаламда физиктердің (немесе тіршілік иелерінің) болуы мүмкін емес. Көптеген космологтар бұл түсіндірмені қанағаттандырмайды: себебі, әлсіз антрополық принцип өзінен-өзі түсінікті болғанымен (тірі бақылаушылар бар болғандықтан, тіршілікке мүмкіндік беретін космологиялық тұрақты бар кем дегенде бір ғалам болуы керек), ол осы ғаламның контекстін түсіндіруге тырыспайды. Мысалы, әлсіз антрополық принциптің өзі: тек бір ғалам ғана бар және КТ-ны біз байқаған мәнге шектейтін негізгі принциптер бар; немесе, бір ғана ғалам бар және КТ-ны бекітетін принцип болмаса да, біз сәттілікке жеттік; немесе, көптеген ғаламдар бар (бір уақытта немесе тізбектей), КТ мәндерінің әртүрлі диапазонымен, және біздің ғаламымыз тіршілікке қолдау көрсететін ғаламдардың бірі. Қара энергияның басқа да мүмкін түсіндірмелеріне квинтэссенция немесе ең ірі масштабтағы гравитацияның модификациясы жатады. Бұл модельдер сипаттаған қара энергияның космологияға әсері қара энергияның күй теңдеуімен анықталады, ол теорияға байланысты өзгереді. Қара энергияның мәні космологиядағы ең қиын мәселелердің бірі болып табылады. Қара энергияны жақсырақ түсіну ғаламның соңғы тағдыры мәселесін шешуге көмектеседі. Қазіргі космологиялық кезеңде қара энергияның әсерінен кеңею үдеп, суперкластерлерден үлкен құрылымдардың қалыптасуына кедеріс келтіруде. Үдеу мәңгілікке жалғаса ма, тіпті үлкен жыртылысқа дейін күшейе ме, әлде кері бұрылып, үлкен тоңазытуға алып келе ме, немесе басқа сценарийді ұстана ма, ол әлі белгісіз.

Гравитациялық толқындар

Гравитациялық толқындар – бұл кеңістік-уақыт қисығындағы толқындар, олар жарық жылдамдығымен толқындар түрінде таралады және олардың көзінен сыртқа қарай таралатын белгілі бір гравитациялық әрекеттесулерде пайда болады. Гравитациялық толқын астрономиясы – байқау астрономиясының жаңа саласы, оның мақсаты гравитациялық толқындарды пайдалану арқылы байқауға болатын гравитациялық толқындардың көздері туралы деректерді жинау, мысалы, ақ ергежейлі жұлдыздардан, нейтронды жұлдыздардан және қара тесіктерден құралған екі жұлдыздық жүйелер; сондай-ақ, суперновалар және Ұлы жарылыстан кейін ерте ғаламның қалыптасуы сияқты құбылыстар. 2016 жылы LIGO ғылыми бірлестігі және Virgo бірлестігі Advanced LIGO детекторын қолданып, бірігіп келе жатқан қара тесіктерден пайда болған гравитациялық толқындарды алғаш рет байқағанын хабарлады. 2016 жылдың 15 маусымында бірігіп келе жатқан қара тесіктерден гравитациялық толқындардың екінші рет табылғаны туралы жарияланды. LIGO-дан басқа, көптеген гравитациялық толқын обсерваториялары (детекторлары) құрылыс кезеңінде.

Оқулық

Кіріспе космология және толық тензорлық аппаратсыз жалпы салыстырмалылық теориясы, кітаптың соңғы бөлігіне дейін кейінге шегерілді. Біртекті және біртекті емес ғалам, инфляция және КМБ-ны қамтитын космологияға қазіргі заманғы кіріспе. WMAP нәтижелерінен бұрын жарық көрген кіріспе мәтін. Бакалавриат студенттеріне арналған; математикалық тұрғыдан жеңіл, күшті тарихи бағыты бар. Астрономияға кіріспе мәтін. Зерттеушілер үшін классикалық анықтамалық. Жалпы салыстырмалылық теориясы қолданылмаған космология. Инфляцияны толыққанды талқылайтын космологияға кіріспе. Ірі масштабты құрылымдардың қалыптасуын егжей-тегжейлі қарастырады. Жалпы салыстырмалылық теориясы және кванттық өріс теориясы туралы көптеген мәліметтерді қамтитын кіріспе. Күшті тарихи бағыт. Ірі масштабты құрылымдар мен корреляциялық функциялар бойынша классикалық еңбек. Математикалық формализмнің стандартты анықтамалығы.

Жеке тұлғалардан

Гейл, Джордж, "Космология: 1930 және 1940 жылдардағы әдістемелік талқылаулар", Стэнфорд философия энциклопедиясы, Эдвард Н. Зальта (ред.). Мадор, Барри Ф., "5-деңгей: Галактикадан тыс астрономия және космология жөніндегі білім базасы". Калтех және Карнеги. Пасадена, Калифорния. Тайлер, Пэт және Фил Ньюман "Эйнштейннің шегінен тыс". Жоғары энергиялы астрофизика зертханасы (LHEA) NASA Годдард ғарыш орталығы. Райт, Нед. "Космология бойынша оқулық және жиі қойылатын сұрақтар". Астрономия және астрофизика бөлімі, UCLA.