29 Kosmologia fizyczna

Absolute Radiometer for Cosmology, Astrophysics, and Diffuse Emission (ARCADE) – program badawczy NASA mający za zadanie pomiar fal radiowych dobiegających z kosmosu i pochodzących z wczesnego etapu kształtowania się Wszechświata. W ramach programu zbudowano siedem radiometrów, które schłodzone do prawie zera absolutnego zostały wyniesione balonami na wysokość ponad 35 km, gdzie dokonały pomiarów.

Ciemna energia – hipotetyczna forma energii, która wypełnia całą przestrzeń i wywiera na nią ujemne ciśnienie, przyspieszając tempo rozszerzania się Wszechświata. Jest to jedno z pojęć wprowadzonych w celu wyjaśnienia przyspieszania ekspansji kosmosu oraz problemu brakującej masy we Wszechświecie. Wyniki badań opublikowane w 2011 wydają się potwierdzać istnienie ciemnej energii.

Drabina odległości kosmicznych – szereg metod, którymi astronomowie określają odległości do obiektów astronomicznych. Prawdziwy bezpośredni pomiar odległości do ciała niebieskiego jest możliwy tylko dla tych obiektów, które są wystarczająco blisko od Ziemi. Techniki określania odległości do bardziej oddalonych obiektów opierają się na różnych korelacjach pomiędzy metodami poprawnymi dla mniejszych odległości a metodami, które działają dla dalszych. Kilkanaście metod opiera się na świecach standardowych, które są obiektami astronomicznymi o znanej jasności.

Opisuje zachowanie się światów czasu-przestrzeni na bazie równań Einsteina. W kosmologii rozważa się dwa interesujące przypadki:Era zdominowana przez materię: gęstość energii pochodzi od materii zawartej w galaktykach. Stosujemy tutaj przybliżenie pyłowe , ponieważ materia ma prędkości chaotyczne o małych wartościach. Matematycznie możemy to zapisać jako:

Ekstremalnie Głębokie Pole Hubble’a – obraz niewielkiego obszaru nieba w gwiazdozbiorze Pieca stanowiącego centralną część Ultragłębokiego Pola Hubble’a.

Eter – historyczna, odrzucona przez falsyfikację współczesną nauką teza o ośrodku, w którym rozchodziły się fale elektromagnetyczne w tym światło. Teoria eteru pojawiła się pod koniec XIX wieku wraz z rozwojem elektrodynamiki, obalona wraz z powstaniem szczególnej teorii względności.

Fałszywa próżnia – metastabilny obszar przestrzeni, wykazujący własności stanu próżni, ale niestabilny z uwagi na możliwość tunelowania do stanu o niższej energii. Inną interpretacją jest definicja fałszywej próżni jako stanu kwantowego, którego energia znajduje się w minimum lokalnym, jednak istnieje inny stan o jeszcze niższej energii.

Głębokie Pola Chandry – obrazy nieba zarejestrowane w zakresie promieniowania rentgenowskiego, bazujące na serii obserwacji za pomocą teleskopu kosmicznego Chandra.Pierwsze – Głębokie Południowe Pole Chandry – stanowi obraz fragmentu nieba południowego w gwiazdozbiorze Pieca o powierzchni 0,11 stopnia kwadratowego. Całkowity czas ekspozycji wyniósł 10,8 dnia.Drugie – Głębokie Północne Pole Chandry – jest częścią nieba północnego, pokrywającą się z Głębokim Polem Hubble’a. Całkowity czas ekspozycji wyniósł 23 dni. Zarejestrowano blisko 600 źródeł promieniowania X.

Głębokie Pole Hubble’a – obraz niewielkiego, z pozoru pustego, obszaru w gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy, bazujący na serii obserwacji Kosmicznym Teleskopem Hubble’a. Zdjęcie jest złożeniem 342 osobnych ekspozycji wykonywanych przy pomocy Wide Field and Planetary Camera 2 przez dziesięć kolejnych dni, pomiędzy 18 grudnia a 28 grudnia 1995 r. Sfotografowany obszar ma rozmiary kątowe zaledwie 144" – mniej więcej tyle, ile średnica piłki tenisowej widziana z odległości stu metrów.

Głębokie Południowe Pole Hubble’a – obraz niewielkiego obszaru nieba południowego w gwiazdozbiorze Tukana, bazujący na serii obserwacji Kosmicznym Teleskopem Hubble’a.

Horyzont cząstek – największa odległość, z której cząstki mogłyby przemieścić się do obserwatora w wieku Wszechświata.

Horyzont zdarzeń – sfera otaczająca czarną dziurę lub tunel czasoprzestrzenny, oddzielająca obserwatora zdarzenia od zdarzeń, o których nie może on nigdy otrzymać żadnych informacji. Innymi słowy, jest to granica w czasoprzestrzeni, po przekroczeniu której prędkość ucieczki dla dowolnego obiektu i fali przekracza prędkość światła w próżni. I żaden obiekt, nawet światło emitowane z wnętrza horyzontu, nie jest w stanie opuścić tego obszaru. Wszystko, co przenika przez horyzont zdarzeń od strony obserwatora, znika.

Jednorodność – zasada mówiąca, że przestrzeń i rozłożenie w niej materii są jednorodne, co oznacza, że żaden punkt nie jest wyróżniony. Zasada ta nie daje się sprawdzić bezpośrednio doświadczalnie, a otrzymany w wyniku obserwacji obraz Wszechświata ukazuje go takim jakim był w odległej przeszłości. Mówi ona zatem, że jeżeli dla obserwatora fundamentalnego, prowadzącego obserwacje z Ziemi, galaktyki są rozłożone jednorodnie, to w każdym innym miejscu obserwator fundamentalny powinien widzieć podobny ich rozkład na niebie. Podstawowe znaczenie dla prawdziwości tej tezy ma zatem ustalenie, czy galaktyki są rozłożone jednorodnie zarówno w pobliżu Ziemi, jak i w znacznym od niej oddaleniu. Przyjęto, że na odległościach poniżej 100 Mpc, Wszechświat ma budowę hierarchiczną, co oznacza, że jest niejednorodny. Wynika z tego, że w miarę zwiększania odległości niejednorodność jest coraz mniejsza. Obecnie przyjmuje się, że nie istnieje żadna odległość graniczna, a obserwacje ukazują istnienie niejednorodności na odległościach znacznie większych niż przyjmowane 100 Mpc. Nie oznacza to jednak, że Wszechświat jest niejednorodny, a jedynie to, że im większe jego obszary obserwujemy tym mniejsze niejednorodności w nim występują.

Kosmiczne promieniowanie tła (CBR) jest promieniowaniem elektromagnetycznym będącym śladem Wielkiego Wybuchu. Pochodzenie tego promieniowania zależy od obserwowanego zakresu widma. Jednym z jego składników jest mikrofalowe promieniowanie tła. Ten składnik to fotony przesunięte ku czerwieni, które zostało wygenerowane w epoce, gdy Wszechświat stał się po raz pierwszy przezroczysty dla promieniowania. Jego odkrycie i szczegółowe obserwacje jego właściwości są uważane za jedną z głównych konformacji (potwierdzeń) tezy Wielkiego Wybuchu. Odkrycie kosmicznego promieniowania tła sugeruje, że wczesny wszechświat był zdominowany przez promieniowanie o wyjątkowo wysokiej temperaturze i ciśnieniu.

Model Lambda-CDM – jeden z najpowszechniej uznawanych modeli kosmologicznych. Jego nazwa pochodzi od dwóch głównych składników Wszechświata: stałej kosmologicznej i zimnej ciemnej materii. Model ten wyjaśnia mikrofalowe promieniowanie tła (CMB), obserwowaną strukturę wielkoskalową oraz przyspieszanie ekspansji Wszechświata.

Ogólna teoria względności (OTW) – teoria grawitacji formułowana przez Alberta Einsteina w latach 1907–1915, a opublikowana 20 marca 1916 roku.

Parametr spowolnienia – bezwymiarowa wielkość przyspieszenia Wszechświata występująca w teorii Wielkiego Wybuchu. Zdefiniowany jest on następująco:

Prawo Hubble’a–Lemaître’a – podstawowe prawo kosmologii obserwacyjnej, wiążące odległości galaktyk r z ich tzw. prędkościami ucieczki v. Prawo to określa, iż te dwie wielkości są do siebie proporcjonalne, a stałą proporcjonalności jest stała Hubble’a H0:

Problem horyzontu – jeden z problemów wyjaśnianych przez kosmologię inflacyjną, stawiający pytanie, w jaki sposób obszary o rozłącznych horyzontach osiągnęły niemal identyczne temperatury.

Problem monopoli magnetycznych – jeden z kilku problemów teoretycznych niedających się wyjaśnić w ramach teorii wielkiej unifikacji. Rozwiązanie problemu monopoli magnetycznych przynosi wprowadzenie inflacji kosmologicznej.

Ultragłębokie Pole Hubble’a – obraz niewielkiego obszaru nieba w gwiazdozbiorze Pieca.

Wielki Kolaps – hipoteza kosmologiczna opisujących koniec istnienia Wszechświata. Zakłada ona, że proces rozszerzania Wszechświata nie będzie przebiegać wiecznie. Pod wpływem grawitacji jego rozszerzanie będzie zwalniało aż się ustanie i rozpocznie się proces do niego odwrotny – „kurczenie się Wszechświata”. Przebieg kurczenia się Wszechświata, zgodnie z hipotezą Wielkiego Kolapsu, podzielić będzie można na etapy:zbliżania się do siebie galaktyk, scalanie się galaktyk, scalania się gwiazd i planet, pod wpływem ogromnej siły grawitacji nastąpi scalanie rozbicie atomów na plazmę jąder atomowych i elektronów, które scalą się w neutrony), w materii neutronowej zanikną granice między poszczególnymi neutronami i powstanie materia kwarkowa.

Wielkie Odbicie – teoretyczny model cyklicznego powstawania i zapadania się Wszechświata. W modelu tym ekspansja i kurczenie się Wszechświata przybiera formę oscylacji, w których Wielki Wybuch interpretowany jest jako odbicie będące wynikiem upadku poprzedniego wszechświata.

Wielkie Rozdarcie – koncepcja kosmologiczna sformułowana przez Roberta Caldwella z uniwersytetu Dartmouth College próbująca wyjaśnić, jak będzie wyglądał koniec Wszechświata. Hipoteza ta zakłada, że skoro siła powodująca rozszerzanie Wszechświata jest coraz większa, wszystko zostanie ostatecznie rozerwane, począwszy od galaktyk, a skończywszy na atomach.

WiggleZ Dark Energy Survey – wielkoskalowy przegląd przesunięć ku czerwieni galaktyk, wykonany w latach 2006-2011 za pomocą teleskopu Angielsko-Australijskiego (AAT) w Siding Spring Observatory, którego celem była analiza wpływu galaktyk na naturę ciemnej energii.

Wszechświat Friedmana – model kosmologiczny Wszechświata, wynikający z równań Friedmana, gdzie przyjmuje się, że stała kosmologiczna wynosi 0.

Zasada kosmologiczna – postulat w kosmologii teoretycznej i obserwacyjnej używany w co najmniej dwóch znaczeniach:słabszym: prawa fizyki są identyczne w całym Wszechświecie, mocniejszym (silniejszym): Wszechświat jest jednorodny i izotropowy w dużych skalach przestrzennych. Innymi słowy: dla dowolnie położonego obserwatora wygląda podobnie, a uśrednione parametry go charakteryzujące są wszędzie takie same.