Ny hypotese: Utvider universet seg, eller blir det tyngre?

[SeaLion]

Les om en spennende, men (foreløpig) ikke verifiserbar hypotese om universets utvikling på http://www.forskning.no/artikler/2013/august/364080

Det er mulig at universet ikke blir stadig større, men heller stadig tyngre. Det kan i så fall endre vår forståelse av alle tings opprinnelse.

 

En tysk fysiker foreslår nå en radikalt ny teori: Hva om universet er stabilt i størrelse, men ikke i masse?

 

Det kan forklare verden vi ser like godt som standardteorien, og gir dessuten noen nye alternativer for hvordan universet kan ha oppstått.

 

Christof Wetterich fra Heidelberg Universitet i Tyskland – en svært anerkjent fysiker, ifølge Per Vidar Barth Lilje ved Institutt for teoretisk astrofysikk ved Universitetet i Oslo – foreslår følgende forklaring på rødskiftet:

 

Fargen på lyset et stoff sender ut, er også avhengig av massen til atomene som sender ut lyset. Tyngre partikler har nemlig mer energi. Mer energi betyr at det sendes ut flere fotoner, eller lyspartikler.

 

Flere fotoner vil gi samme effekt som en sol på vei mot deg: Det blir tettere og tettere mellom dem. Det gir et mer blålig lys.

 

Om universets materie er i ferd med å få større masse – bli tyngre, slik vi sier i dagligtalen – vil det bety at lyset fra dem blir blåere og blåere. Det vil igjen bety at gammelt lys, fra galaksene som ligger lengst unna oss, ser rødere ut enn det yngre lyset fra de nå mer massive galaksene som ligger nært oss.

[Slimda]

Ser at artikkelforfatter blander hypotese og teori. Det er litt irriterende. Skitt au.

 

og det må også nevnes at artikkelen der teorien presenteres ennå ikke er fagfellevurdert og publisert formelt. Den er gjort tilgjengelig på arXiv.org, et nettsted der fysikere kan dele arbeid med kolleger for å få tilbakemeldinger og inspirasjon.

 

Det er rett og slett et tankeeksperiment fra han som opprettet dette. Jeg klarte heller ikke å se noen forklaring på hva som skulle øke massen på gjenstander, og i så fall hvorfor.

 

Men, jeg er bare en liten hobbykar, så jeg har ikke muligheten til å se på dette på samme måte som han har.

 

arXiv.

nature.com.

[-trygve]

Jeg har bare lest forskning.no sitt referat og ikke preprintet til Wetterich, så det kan godt hende at kritikken min skyldes dette.

 

Fargen på lyset et stoff sender ut, er også avhengig av massen til atomene som sender ut lyset. Tyngre partikler har nemlig mer energi. Mer energi betyr at det sendes ut flere fotoner, eller lyspartikler.

Lys som sendes ut når partikler henfalles har energi som er relatert til massen. Men det meste lyset vi ser sendes ut fra helt andre prosesser og da er det ikke lenger opplagt at større masse skal bety verken flere fotoner eller høyere frekvens.

 

Flere fotoner vil gi samme effekt som en sol på vei mot deg: Det blir tettere og tettere mellom dem. Det gir et mer blålig lys.

Dette må jo være et feilsitat, for så feil kan vel ikke forfatteren ta? For å få mer blålig lys må frekvensen økes. Større fotontetthet gir bare større lysintensitet, ikke endret bølgelengde.

 

Big Bang-hypotesen bygger forøvrig på mye mer enn rødforskyvningen; selv om det var med rødforskyvningen det hele begynte. En alternativ teori må altså forklare mye mer, blant annet fordelingen av grunnstoffer i det tidlige univers og temperaturfordelingen til mikrobølgebakgrunnen. forskning.no nevner i hvertfall ingen av disse aspektene. Jeg ser også for meg at galakse-evolusjon kan bli et problem å få til riktig med hypotesen om stadig økende masse.

[Splitter]

Dette er sikkert et dumt spørsmål, men vi har jo observert at lyset brytes på grunn av gravitasjonen til fjerne galakser. Hvis disse galaksene hadde mindre masse tidligere, så ville vel denne lysbrytningen være mindre enn forventet? Eller har jeg missforstått hele greia?

[-trygve]

Det dreier seg ikke om lysbrytning, men om endring av frekvensen. Jo større masse, jo mer forskyvning mot den rød enden av spekteret. Så hvis lyset fra en galakse er rødere enn forventet, kan dette tolkes som at galaken var tyngre enn antatt da lyset ble sendt ut. Men denne tolkningen gir jo motsatt konklusjon enn den aktuelle artikkelen, så det er neppe den effekten han tar utgangspunkt i.

[Flin]

Skumleste artikkelen og det virker ikke for dumt. Nå er det mange ting en slik teori må forklare og det er en del tester den må bestå. Er utrolig mange detaljer og en ny teori må passe med alt vi vet i dag.

[Splitter]

Det dreier seg ikke om lysbrytning, men om endring av frekvensen. Jo større masse, jo mer forskyvning mot den rød enden av spekteret. Så hvis lyset fra en galakse er rødere enn forventet, kan dette tolkes som at galaken var tyngre enn antatt da lyset ble sendt ut. Men denne tolkningen gir jo motsatt konklusjon enn den aktuelle artikkelen, så det er neppe den effekten han tar utgangspunkt i.

 

Beklager, ser at spørsmålet mitt lett kan missforstås. Det er litt vanskelig å forklare akkurat hva jeg mener, men i artikkelen på forskning.no står det at teorien ikke kan motbevises. Det jeg tenkte på var å bruke såkalt gravitasjonslinsing til å bevise/avvise denne teorien. Hvis massen til alt i universet var mindre før, så ville vel også denne gravitasjonslinsingen være mindre?

Nå vet ikke jeg hvor nøyaktig en kan måle slik gravitasjonslinsing. Jeg vet heller ikke hvor nøyaktig en kan måle størrelsen til f.eks en galakse flere milliarder lysår unna, men hvis en kan måle omtrent størrelsen på en fjern galakse, og denne galaksen forårsaker gravitasjonslinsing på et enda fjernere objekt, så vil det vel være mulig å se om gravitasjonslinsingen (og dermed massen) til galaksen var mindre tidligere?

 

Håper dette gjorde spørsmålet litt mer forståelig.

[ralsten]

Du kan ikke det, for teorien innebærer at denne gravitasjonslinsingen er universal. Dvs at vi som del av linsingen ikke vil ha et objektivt ståsted av referanse. Så, i skala med gravitasjonslensingen vil vi som en del av det hele ikke kunne måle det, med mindre man finner og kan måle mengde gravitonet.

[-trygve]

Jeg forsto ikke argumentet til siste taler, så jeg prøver meg heller på et eget ressonement. Jeg tar utgangspunkt i at vi ser på en kvasar som ligger langt borte. Lyset fra kvasaren bøyes av en galakse som ligger midt mellom oss og kvasaren. I og med at linsen også ligger langt borte burde masseforskjellen mellom da lyset passerte og nå være betydelig. Jeg forutsetter også at den generelle relativitetsteorien gir en riktig beskrivelse av gravitasjonlinsing i et univers med økende masse slik hypotesen forutsetter. Hvor mye lyset bøyes er avgjort av massen til galaksen idet lyset passerte, og ikke av hva som har skjedd med galaksens masse etterpå. For å estimere galaksens masse må vi bruke det lyset som sendes ut fra den. Dette lyset bruker like lang tid på å nå oss som kvasarlyset bruker fra den samme galaksen til oss. Naivt sett har vi dermed ikke noen måte å vite hvor tung galaksen er i dag, kun hvor tung den var den gang kvasarlyset vi ser nå passerte. Dette tyder på at gravitasjonslinsing ikke kan brukes til å si noe om masseøkningshypotesen.

[Splitter]

Du kan ikke det, for teorien innebærer at denne gravitasjonslinsingen er universal. Dvs at vi som del av linsingen ikke vil ha et objektivt ståsted av referanse. Så, i skala med gravitasjonslensingen vil vi som en del av det hele ikke kunne måle det, med mindre man finner og kan måle mengde gravitonet.

 

Kan du forklare dette litt nærmere? Mulig du har rett, men jeg skjønner ikke riktig hva du mener her.

 

Jeg forsto ikke argumentet til siste taler, så jeg prøver meg heller på et eget ressonement. Jeg tar utgangspunkt i at vi ser på en kvasar som ligger langt borte. Lyset fra kvasaren bøyes av en galakse som ligger midt mellom oss og kvasaren. I og med at linsen også ligger langt borte burde masseforskjellen mellom da lyset passerte og nå være betydelig. Jeg forutsetter også at den generelle relativitetsteorien gir en riktig beskrivelse av gravitasjonlinsing i et univers med økende masse slik hypotesen forutsetter. Hvor mye lyset bøyes er avgjort av massen til galaksen idet lyset passerte, og ikke av hva som har skjedd med galaksens masse etterpå. For å estimere galaksens masse må vi bruke det lyset som sendes ut fra den. Dette lyset bruker like lang tid på å nå oss som kvasarlyset bruker fra den samme galaksen til oss. Naivt sett har vi dermed ikke noen måte å vite hvor tung galaksen er i dag, kun hvor tung den var den gang kvasarlyset vi ser nå passerte. Dette tyder på at gravitasjonslinsing ikke kan brukes til å si noe om masseøkningshypotesen.

 

Jo, tror jeg skjønner hvordan du tenker, men hvis vi beregner massen til galaksen på bakgrunn av hvor stor den ser ut, så kan vi jo sammenlikne dette med galakser som ser omtrent like store ut, men som ligger mye nærmere. Hvis det er en korrleasjon mellom størrelsen til en galakse og massen, så vil jo en galakse som er langt unna se ut til å ha samme størrelse/masse, men siden det har tatt lyset så lang tid på å nå oss, så vil massen og dermed gravitasjonslinsingen være lavere enn forventet (ifølge hypotesen).

 

Edit: Kom til å tenke på noe. Hvis universet utvider seg så vil vel også effekten av gravitasjonslinsingen bli påvirket av dette? Hvis effekten av gravitasjonslinsingen blir "strukket ut" sammen med universet så må jo dette ha akkurat samme virkning som om gravitasjonslinsingen var lavere før? Hvis det er tilfellet så vil selvfølgelig gravitsjonslinsing være ubrukelig til å teste hypotesen.

Endret 15. august 2013 av Splitter

[Simen1]

Det er rett og slett et tankeeksperiment fra han som opprettet dette. Jeg klarte heller ikke å se noen forklaring på hva som skulle øke massen på gjenstander, og i så fall hvorfor.

Det må vel bety at gravitoner eksisterer og at antallet gravitoner øker av en eller annen grunn. Kanskje en form for energi som konverteres til gravitoner gjennom en eller annen prosess.

[-trygve]

Nei, hvis massen øker må det enten lages flere massive partikler - i praksis materiepartikler - eller så må det skje noe med koblingen til Higgsfeltet slik at massen til hver enkelt partikkel øker. Det sistnevnte kan gjøres på flere måter, men den "enkleste" er å gjøre vakuumforventingsverdien til Higgsfeltet tidsavhengig. Dette ville imidlertid påvirke den svake kjernekraften, så da burde det være mulig å finne noen observable knyttet til fusjonsprosessene i stjerner. Alternativt kan man gjøre koblingskonstantene mellom Higgsfeltet og kvarker og leptoner tidsavhengig. Disse koblingskosntantene er frie variable i standarmodellen (dvs ikke forutsagt, men må hentes fra observasjoner), så her er det nok mer å gå på før fenomenologien endres betydelig.

[Kubjelle]

Det dreier seg ikke om lysbrytning, men om endring av frekvensen. Jo større masse, jo mer forskyvning mot den rød enden av spekteret. Så hvis lyset fra en galakse er rødere enn forventet, kan dette tolkes som at galaken var tyngre enn antatt da lyset ble sendt ut. Men denne tolkningen gir jo motsatt konklusjon enn den aktuelle artikkelen, så det er neppe den effekten han tar utgangspunkt i.

I artikkelen står det at ved større masse vil det skje en blåforskyvning.

[-trygve]

Ja, det var i grunnen poenget mitt. Jeg gikk ut fra standard gravitasjonsteori og fant at den ga motsatt effekt av hva den nye teorien sier. Så enten er den nye teorien fundamentalt uenig med standard gravitasjon, eller så har jeg grepet fatt i feil effekt.

[Kubjelle]

Hva er formelen for denne effekten?

[-trygve]

http://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_redshift

 

Der får du en del mer informasjon enn det du engentlig spurte etter, men hvis du bruker tilnærmingen som presenteres i siste linje av avsnittet 'Definition' er den god nok i de fleste tilfeller (og i hvertfall når det er snakk om rødforskyvningen fra en galakse).

[SonicDragon]

Mørk Materie

[G]

Les om en spennende, men (foreløpig) ikke verifiserbar hypotese om universets utvikling på http://www.forskning.no/artikler/2013/august/364080

 

Men dersom universet blir tyngre og tyngre, vil vi ikke da ende opp med en singularitet til slutt?

[G]

Lys som sendes ut når partikler henfalles har energi som er relatert til massen. Men det meste lyset vi ser sendes ut fra helt andre prosesser og da er det ikke lenger opplagt at større masse skal bety verken flere fotoner eller høyere frekvens.

 

 

Jeg synes dine synspunkter var interessante. Men, jeg stusser litt på at dersom det lot seg tenke at massen skulle øke i universet, så må det jo bli tilført mer og mer energi.

 

Og er du sikker på at man ikke til slutt kan ende opp med blåere lys om energien tilført i form av masse øker tilstrekkelig? Nå er du sikkert langt tryggere på dette, og jeg er en skarve nybegynner, med videregående skole fysikk i skallen.

[G]

Du kan ikke det, for teorien innebærer at denne gravitasjonslinsingen er universal. Dvs at vi som del av linsingen ikke vil ha et objektivt ståsted av referanse. Så, i skala med gravitasjonslensingen vil vi som en del av det hele ikke kunne måle det, med mindre man finner og kan måle mengde gravitonet.

 

 

La oss si man kan tegne to stjernekart et i dag og et en gang i morgen som gir stor nok / målbar effekt dersom det noensinne blir målbart.

 

Da tenker jeg på det Splitter forsøker å spør etter. Altså om gravitasjonslinsingen fungerer på et begrenset område med vidvinkel eller motsatt på stjernehimmelen. Resten langt nok rundt og vekk fra f.eks. stjernen, sorte hullet vil være relativt konstant i forhold. Altså om de to datoene for opptegning av stjernekart kan vise noen forskjell i det lille område rundt stjernen? Enten i form av vinkler / posisjoner til andre objekter rundt, eller deres fargekarakter, evt. begge ting.

Endret 12. september 2013 av G