Vaikuttaa siltä, että maailmankaikkeuden rakenteen nykyaikainen käsitys on jo vakiintunut ja yleisesti hyväksytty. Mutta ajoittain sitä on puolustettava niin kutsuttuja poikkeavuuksia, selittämättömiä poikkeamia normista, jotka asettavat vakiomallin kyseenalaiseksi. Puhutaan tänään siitä, kuinka outo kosmologinen ilmiö, luonteeltaan ja olosuhteiden sattumalta, nimeltään "Pahan akseli", melkein mursi modernin kosmologian.
Ison räjähdyksen kaiku
Maa näyttää taivaalle tuhansilla teleskooppisilmillä. Kiertoradalle asetetaan useita kymmeniä muita. Ensimmäiset kaukoputket olivat optisia ja ne on suunniteltu tarkkailemaan sähkömagneettisen säteilyn spektrin kevyttä osaa, johon ihmissilmä pääsee käsiksi. Nykyaikaiset katsovat pohjattomaan ulkoavaruuteen ja tarkkailevat sen esineitä koko sähkömagneettisen säteilyn spektrissä. Ota esimerkiksi Swift-avaruuden observatorio. Se on suunniteltu rekisteröimään ja tarkkailemaan kosmisia gammasäteilyä - kaukaisissa galakseissa havaittuja jättimäisiä energiapurkauksia. Sijoita lyhytaaltoinen gammasäteily aivan sähkömagneettisen spektrin alkuun. Venäläinen kiertoradalla toimiva observatorio Radioastron tutkii radion kantaman mustia aukkoja ja neutronitähtiä lähempänä spektrin toista päätä.
Jotkut kiertävät observatoriot tunnetaan paremmin, toiset vähemmän. Suosioarvosanan kärjessä on Hubble-avaruusteleskooppi, joka on ollut kiertoradalla 27 vuotta. Hän tutkii tilaa näkyvillä, ultravioletti- ja infrapuna-alueilla. Kepler tunnetaan myös laajalti, ja se on varustettu yliherkällä fotometrillä, joka toimii 430-890 nm: n alueella (näkyvät ja infrapuna-alueet) ja pystyy havaitsemaan samanaikaisesti 145000 tähden kirkkauden vaihtelut.
Mutta niiden joukossa on kiertoradan observatorioita, joiden päätarkoitus ei ole yksittäiset tähdet, planeetat tai galaksit, vaan maailmankaikkeus itse. Niiden löytäminen kiertoradalta on auttaa tähtitieteilijöitä ymmärtämään universumimme rakennetta, yrittämään ymmärtää sen historiaa. Ja ehkä, ja näe uskomattomien etäisyyksien ja muiden universumien muurin läpi.
NASAn kesäkuussa 2001 perustama WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)-observatorio oli yksi niistä. Laite on suunniteltu tutkimaan taustasäteilysäteilyä, joka muodostui alkuräjähdyksen seurauksena. Lokakuuhun 2010 saakka se oli 1,5 miljoonaa km maasta kiertoradalla lähellä Aurinko - Maa -järjestelmän Lagrange-pistettä L2. Vuosina 2001–2009 hän skannasi taivaan pallon ja välitti havaintojen tulokset maapallolle. Teleskoopilla saatujen tietojen perusteella laadittiin yksityiskohtainen taivaan radiokartta useilla sähkömagneettisilla aallonpituuksilla: 1,4 cm: stä 3 mm: iin, mikä vastaa mikroaaltojen aluetta.
Pyhäinjasäteily täyttää maailmankaikkeuden tasaisesti. Tämä taustalla oleva mikroaaltosäteily, joka syntyi primäärisen vetyrekombinaation aikakaudella, on eräänlainen "Kaiku" Suuresta Bangista. Sillä on korkea isotropian aste, ts. Tasaisuus kaikkiin suuntiin. Sen säteilyspektri vastaa täysin mustan kappaleen, jonka lämpötila on 2,72548 ± 0,00057 K., säteilyspektriä. Suurin säteily putoaa 1,9 mm: n pituisille ja 160,4 GHz: n taajuuksille (mikroaaltosäteily). Ilman yksityiskohtiin sähkömagneettisen säteilyn asteikolla se on lämpöinfrapunasäteilyn ja solukkoviestinnän, radio- ja televisiolähetysten taajuuksien välillä. Mikroaaltouunin taustasäteily on isotrooppista 0,01%: n tarkkuudella. Juuri tämän osoittaa "lämpimän" oranssin ja "kylmän" sinisen alueen vaihtelu avaruusalusten radiokartoissa. Sillä on jonkin verran pienimuotoista anisotropiaa.
Mainosvideo:
Vuonna 2010 observatorio suoritti tehtävänsä. Aivan kuten WMAP korvasi kerran Cosmic Background Explorer (COBE)-observatorion, joka tunnetaan myös nimellä Explorer 66, ja se korvattiin herkemmin ja nykyaikaisemmalla, samassa L2-pisteellä sijaitsevalla Euroopan Planckin observatorio. … Planckilla on suurempi herkkyys ja laajempi taajuusalue.
COBE: n, WMAP: n ja Planckin tulosten vertailu. Kuva siitä, kuinka erilainen niiden mittauslaitteiden herkkyys on
wikipedia.org
Lävistetty akselilla
Nykyaikaisen kosmologian päämääräys, johon perustuvat nykyaikaiset maailmankaikkeuden rakenteen mallit, on ns. Kosmologinen periaate. Hänen mukaansa jokainen tarkkailija löytää samaan aikaan ajankohdasta keskimäärin saman kuvan maailmankaikkeudesta riippumatta siitä, missä hän on ja mihin suuntaan tahansa.
Tätä riippumattomuutta havainnointipaikasta, kaikkien avaruuspisteiden tasa-arvoa kutsutaan homogeenisuudeksi. Ja riippumattomuus havainnoinnin suunnasta, suositeltavan suunnan puuttuminen avaruudessa, toisin sanoen se tosiasia, että maailmankaikkeus ei suosia yhtä suuntaa toiseen, on isotropiaa. Ja sen puuttuminen on anisotropiaa.
Kaikki olisi kunnossa, mutta vasta prosessissa, joka käsitti WMAP-koettimella saatuja tietoja, tehtiin johtopäätökset juuri sellaisesta maailmankaikkeuden anisotropiasta. Data-analyysin tulokset osoittivat tietyn laajennetun alueen läsnäolon avaruudessa, jonka ympärillä maailmankaikkeuden koko rakenteen suuntaus tapahtuu. Toisin sanoen avaruudessa on edelleen suunta, johon galaksit ja suuret avaruusobjektit ovat rivissä. Tätä ilmiötä, joka kykenee rikkomaan maailmankaikkeuden nykykäsityksen, kutsuttiin "Pahan akseliksi". Termin itse keksi portugalilainen fyysikko ja kosmologi João Magueijo, joka työskenteli Isossa-Britanniassa.
Siniset alueet ovat tyylikkäimpiä, oranssit alueet "lämpimimmät". Valkoinen viiva - "Pahan akseli". Suunniteltu soikealla - Eridanin supervoidi
wikipedia.org
Tämän nimen ei uskota liittyvän niinkään ilmiön "geometriaan", vaan siihen vaikutukseen, joka ilmiöllä voi olla nykyisissä vallitsevissa ajatuksissa maailmankaikkeudesta. Muun muassa muutama vuosi aiemmin Yhdysvaltain presidentti George W. Bush otti saman termin käyttöön maissa, jotka Yhdysvaltojen mukaan sponsoroivat kansainvälistä terrorismia ja uhkaavat rauhaa ja vakautta planeetalla.
On huomattava, että maailmankaikkeuksellamme on jonkin verran epähomogeenisuutta ja anisotropiaa. Muuten ei olisi galakseja, tähtiä eikä planeettoja. Ja lopulta sinäkin ja minä. Nämä kaikki ovat poikkeamia maailmankaikkeuden homogeenisuudesta. Kosmologinen periaate pätee hyvin suuriin mittakaavoihin, jotka ylittävät selvästi galaksiryhmän koon. Puhumme satoista miljoonista valovuosista. Pienemmässä mittakaavassa epähomogeenisuus on mahdollista alkuräjähdyksen aiheuttamien kvanttivaihteluiden seurauksena.
Mageiju, havainnut mikroaaltotaustan säteilyn vaihtelut "lämpimällä" (oranssi) ja "kylmä" (sininen) alueella, teki mielenkiintoisen löydön. Hän havaitsi, että edes suurimmissa mittakaavoissa reliktisen säteilyn vaihtelut (lämpötilan vaihtelut) eivät ole sattumanvaraisesti sijoitettuja, vaan suhteellisen järjestettyjä.
Erillinen esimerkki tällaisesta anisotropian ilmenemismuodosta on pyhäinjäännöksen kylmäkohta Eridanuksen tähdistössä. Täällä mikroaaltosäteily on huomattavasti pienempi kuin ympäröivillä alueilla. Lähes miljardi valovuotta poikki Eridani Supervoidilla on paljon vähemmän tähtiä, kaasua ja galakseja kuin tavallisesti.
Ei ole tarkkaa käsitystä siitä, mikä olisi voinut aiheuttaa tällaisen aukon. Professori Laura Mersini-Houghton Pohjois-Carolinan yliopistosta antaa tämän jännittävän selityksen: "Tämä on ehdottomasti jälki toisesta maailmankaikkeudesta, joka on omamme ulkopuolella."
Näyttänyt?
Ja vuonna 2009 ESA laukaisi kehittyneemmän Planckin kaukoputken. Avaruusaluksella oli aluksella kaksi instrumenttia taivaan tutkimiseen: matalataajuinen vastaanotin, joka kattaa taajuusalueen 30-70 GHz, joka vastaa aallonpituuksia noin 4-10 mm, ja suurtaajuusvastaanotin, jonka taajuus on 100-857 GHz ja aallonpituudet 0, 35-1 mm. Kerätty säteily keskitetään instrumentteihin kahdella peilillä - pääpeilillä, jonka mitat ovat 1,9 x 1,5 m, ja toissijaisella, jonka koko on 1,1 x 1,0 m. Teleskoopin vastaanottimet jäähdytettiin melkein absoluuttiseen nollaan ja toimivat lämpötilassa –273., 05 ° C, eli 0,1 ° C absoluuttisen nollan yläpuolella. Taivaan havainnointi "Planck" jatkui nesteheliumin ehtymiseen tammikuussa 2012, mikä jäähdytti vastaanottimia.
Teleskooppi "Planck" Aurinko-Maa-järjestelmän Lagrange-pisteessä L2
popsci.com
Hänen täytyi kumota WMAP: n saamat tulokset tai päinvastoin vahvistaa ne. Ja saatujen tietojen ensimmäinen analyysi, joka suoritettiin vuonna 2013, osoitti, että "pahan akseli" maailmankaikkeudessa on todella olemassa. Mutta tuolloin kaikkia avaruusaluksen saamia tietoja ei ollut vielä julkaistu.
Vasta viime vuonna University of London (UCL) ja Imperial College London -tutkijaryhmä totesi teleskoopin täydellisen tietojoukon analyysin tulosten perusteella, että "akselia" ei todellakaan ole. Vuosien 2009 ja 2013 välillä teleskoopista saadut tiedot analysoitiin supertietokoneella. Analyysin tulokset osoittivat: maailmankaikkeus on isotrooppinen. Brittiläisten tähtitieteilijöiden tutkimuksen julkaisi toukokuussa 2016 Physical Review Letters.
Tutkimukseen osallistunut Daniela Saadeh, tutkimuksen kosmologi University College Londonin fysiikan ja tähtitieteen laitokselta, ei piilota iloaan: "Voimme sanoa, että pelastimme kosmologian täydellisestä tarkistuksesta."
Selityksessä tutkimuksen tuloksista, jotka on julkaistu yliopiston verkkosivuilla, Daniela selittää:”Tutkimuksen tulokset ovat paras todiste siitä, että maailmankaikkeus on sama kaikissa suunnissa. Nykyinen käsityksemme maailmankaikkeuden rakenteesta perustuu olettamukseen, että se ei pidä parempana suuntaa toiseen. Mutta sinun on ymmärrettävä, että Einsteinin suhteellisuusteoria ei periaatteessa estä epätasapainoisen avaruuden olemassaolon mahdollisuutta. Pyöriviä tai venyviä maailmankaikkeuksia voi hyvinkin olla olemassa, joten on erittäin tärkeää, että näin ei ole meidän tapauksessamme. Vaikka emme tietenkään voi täysin sulkea pois tätä, mutta laskelmamme osoittavat, että tämän todennäköisyys on vain yksi 121 000: sta."
Taivaallisen pallon skannaus Planckin kaukoputkella
esa.int
Sergey Sobol