Úgy tűnik, hogy az univerzum szerkezetének modern megértése már megalapozott és általánosan elfogadott. De időről időre meg kell védeni az úgynevezett anomáliákkal, a normától való megmagyarázhatatlan eltérésekkel szemben, amelyek megkérdőjelezik a standard modellt. Beszéljünk ma arról, hogy egy furcsa kozmológiai jelenség természeténél fogva és a körülmények "Gonosz tengelyének" nevezett körülményeinek egybeesésével szinte megtörte a modern kozmológiát.
Az Ősrobbanás visszhangja
A Föld több ezer teleszkópos szemmel néz az égre. Még több tucat kerül pályára. Az első távcsövek optikai jellegűek voltak, és az elektromágneses sugárzás spektrumának az emberi szem számára hozzáférhető világos részének megfigyelésére készültek. A modernek bepillantanak a feneketlen világűrbe, és az elektromágneses sugárzás teljes spektrumában megfigyelik tárgyait. Vegyük például a Swift űrmegfigyelő központot. Úgy tervezték, hogy regisztrálja és megfigyelje a kozmikus gammasugár-kitöréseket - a távoli galaxisokban megfigyelt gigantikus energiakitöréseket. Helyezzen rövidhullámú gammasugárzást az elektromágneses spektrum legelején. Az orosz orbitális obszervatórium, a Radioastron fekete lyukakat és neutroncsillagokat vizsgál a rádiótartományban, közelebb a spektrum másik végéhez.
Néhány keringő obszervatórium ismertebb, más kevésbé. A népszerűségi osztályzat tetején van a Hubble űrtávcső, amely 27 éve áll pályán. A látható, az ultraibolya és az infravörös tartományban tanulmányozza az űrt. A Kepler szintén széles körben ismert, szuperszenzív fotométerrel van felszerelve, amely a 430–890 nm tartományban működik (látható és infravörös tartomány) és képes 145 000 csillag fényerő-ingadozásának egyidejű megfigyelésére.
De vannak közöttük orbitális obszervatóriumok, amelyek fő célja nem egyes csillagok, bolygók vagy galaxisok, hanem maga az Univerzum. A pályán való megtalálásuk célja, hogy segítsen a csillagászoknak megérteni Univerzumunk szerkezetét, megpróbálja megérteni annak történetét. És talán, és átlát a hihetetlen távolságok és más univerzumok falán.
A NASA által 2001 júniusában indított WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) obszervatórium egyike volt azoknak. A készüléket az ősrobbanás eredményeként kialakult ereklye háttérsugárzásának tanulmányozására tervezték. 2010 októberéig 1,5 millió km távolságra volt a Földtől a Nap - Föld rendszer Lagrange L2 pontjának közelében lévő pályán. A 2001 és 2009 közötti időszakban átvizsgálta az égi gömböt, és a megfigyelések eredményeit továbbította a Földre. A távcsővel kapott adatok alapján az égbolt részletes rádiótérképét összeállították több elektromágneses hullámhosszon: 1,4 cm-től 3 mm-ig, ami megfelel a mikrohullámú tartománynak.
Az ereklyesugárzás egyenletesen kitölti az Univerzumot. Ez a háttér mikrohullámú sugárzás, amely az elsődleges hidrogén rekombináció korában keletkezett, egyfajta "visszhangja" az ősrobbanásnak. Nagyfokú izotrópia van, vagyis minden irányban egységesség. Sugárzási spektruma megfelel egy abszolút fekete test sugárzási spektrumának, amelynek hőmérséklete 2,72548 ± 0,00057 K. A maximális sugárzás 1,9 mm hosszú és 160,4 GHz frekvenciájú elektromágneses hullámokra esik (mikrohullámú sugárzás). Anélkül, hogy részleteznénk, az elektromágneses sugárzás skálán a hő infravörös sugárzás és a cellás kommunikáció, a rádió és a televízió műsorszórás frekvenciái között van. A mikrohullámú háttérsugárzás izotrop, 0,01% -os pontossággal. Pontosan ezt jelzi a "meleg" narancssárga és a "hideg" kék terület váltakozása az űrhajók rádiótérképén. Van némi kicsi anizotrópiája.
Promóciós videó:
2010-ben a csillagvizsgáló befejezte küldetését. Ahogy a WMAP egyszer felváltotta a Kozmikus Háttérkutató (COBE) obszervatóriumot, más néven Explorer 66-ot, helyette az érzékenyebb és modernebb európai Planck-obszervatórium lépett, ugyanazon az L2 … A Planck nagyobb érzékenységgel és szélesebb frekvenciatartománnyal rendelkezik.
A COBE, a WMAP és a Planck eredményeinek összehasonlítása. Szemlélteti, hogy mennyire különbözik a mérőeszközök érzékenysége
wikipedia.org
A tengely által átszúrt
A modern kozmológia fő rendelkezése, amelyen az Univerzum szerkezetének legmodernebb modelljei alapulnak, az úgynevezett kozmológiai elv. Szerinte ugyanabban az időpontban minden megfigyelő, bárhol is van és bármilyen irányban néz, átlagosan ugyanazt a képet találja meg az Univerzumban.
Ezt a megfigyelés helyétől való függetlenséget, a tér összes pontjának egyenlőségét homogenitásnak nevezzük. És a megfigyelés irányától való függetlenség, az űrben előnyben részesített irány hiánya, vagyis az a tény, hogy az Univerzum nem preferálja az egyik irányt a másik számára, izotrópia. Hiánya pedig anizotrópia.
Minden rendben lenne, de csak a WMAP-szondával kapott adatok feldolgozása során vontak le következtetéseket az Univerzum éppen ilyen anizotrópiájáról. Az adatelemzés eredményei egy bizonyos kiterjesztett terület jelenlétét mutatták a térben, amely körül az Univerzum teljes szerkezetének orientációja zajlik. Vagyis az űrben még mindig van olyan irány, amelyben a galaxisok és a nagy űrobjektumok sorakoznak. Ezt a jelenséget, amely képes megtörni az Univerzum modern megértését, a "Gonosz tengelyének" nevezték. Magát a kifejezést az Egyesült Királyságban dolgozó João Magueijo portugál fizikus és kozmológus találta ki.
A kék területek a legmenőbbek, a narancssárga a „legmelegebb”. Fehér vonal - "A gonosz tengelye". Ovális vonallal körvonalazva - Eridani Supervoidja
wikipedia.org
Úgy gondolják, hogy ez a név nem annyira a jelenség "geometriájához" kapcsolódik, mint inkább ahhoz a hatáshoz, amelyet a jelenség gyakorolhat a Világegyetemről jelenleg érvényes uralkodó elképzelésekre. Többek között George W. Bush amerikai elnök néhány évvel korábban ugyanezt a kifejezést vezette be olyan országokkal kapcsolatban, amelyek az Egyesült Államok szerint támogatják a nemzetközi terrorizmust, és veszélyt jelentenek a békére és a bolygó stabilitására.
Meg kell jegyezni, hogy Univerzumunk némi inhomogenitással és anizotropiával rendelkezik. Ellenkező esetben nem lennének galaxisok, csillagok és bolygók. És végül te és én is. Ezek mind eltérések a világegyetem homogenitásától. A kozmológiai elv nagyon nagy léptékekre vonatkozik, jóval meghaladva a galaxishalmaz méretét. Több száz millió fényévről beszélünk. Kisebb léptékben az inhomogenitás lehetséges az Ősrobbanás okozta kvantumingadozások következményeként.
Mageiju, megfigyelve a mikrohullámú háttérsugárzás ingadozásának „meleg” (narancssárga) és „hideg” (kék) régióját, érdekes felfedezést tett. Megállapította, hogy a reliktív sugárzás ingadozása (a hőmérséklet-ingadozás) még a legnagyobb skálán sem véletlenszerűen helyezkedik el, hanem viszonylag rendezett.
Az ilyen anizotropia megnyilvánulásának külön példája egy ereklye hideg foltja az Eridanus csillagképben. Itt a mikrohullámú sugárzás lényegesen alacsonyabb, mint a környező területeken. Csaknem egymillió fényév alatt, az Eridani Supervoidban sokkal kevesebb csillag, gáz és galaxis található, mint máskor.
Nincs pontos megértés arról, hogy mi okozhatott ilyen tátongó lyukat. Laura Mersini-Houghton professzor, az Észak-Karolinai Egyetem professzora ezt az izgalmas magyarázatot adja: "Ez határozottan egy másik univerzum lenyomata a miénken kívül."
Úgy tűnt?
2009-ben pedig az ESA pályára állította a fejlettebb Planck távcsövet. Az űrhajó fedélzetén két műszer volt az égbolt tanulmányozásához: egy alacsony frekvenciájú vevő, amely lefedi a 30–70 GHz frekvenciatartományt, amely körülbelül 4-10 mm hullámhossznak felel meg, és egy nagyfrekvenciás vevő, amelynek frekvenciája 100–857 GHz és a hullámhossza 0, 35–1 mm. Az összegyűjtött sugárzást két tükrök rendszere fókuszálja a műszerekre - a fő 1,9x1,5 m méretű és a szekunder 1,1–1,0 m méretű. A távcső vevőit majdnem abszolút nullára hűtötték, –273, 05 ° C, azaz 0,1 ° C az abszolút nulla fölött. Az ég megfigyelése "Planck" folytatódott a folyékony hélium 2012. januári kimerüléséig, hűtve a vevőket.
"Planck" távcső a Nap - Föld rendszer Lagrange L2 pontján
popsci.com
Meg kellett cáfolnia a WMAP által elért eredményeket, vagy éppen ellenkezőleg, meg kellett erősítenie azokat. A kapott adatok első, 2013-ban elvégzett elemzése megmutatta, hogy az Univerzumban a "Gonosz tengelye" valóban létezik. De akkor még nem tették közzé az űrhajóval kapott összes adatot.
Csak tavaly állapította meg a University College London (UCL) és az Imperial College London kutatócsoportja egy teleszkóp teljes adatállományának elemzésének eredményei alapján, hogy nincs igazi „tengely”. A teleszkópból 2009 és 2013 között kapott adatokat szuperszámítógép segítségével elemezték. Az elemzés eredményei azt mutatták, hogy az Univerzum izotróp. A brit csillagászok tanulmányát 2016 májusában jelentette meg a Physical Review Letters.
Daniela Saadeh, a londoni University College Fizikai és Csillagászati Tanszékének kutató kozmológusa, aki részt vett a tanulmányban, nem rejti el örömét: "Mondhatjuk, hogy megmentettük a kozmológiát egy teljes revíziótól."
A tanulmány eredményeinek a főiskola honlapján közzétett magyarázatában Daniela kifejti: „A tanulmány eredményei a legjobb bizonyíték arra, hogy az univerzum minden irányban azonos. A világegyetem szerkezetének jelenlegi megértése azon a feltételezésen alapul, hogy az egyik irányt nem preferálja a másiknak. De meg kell értened, hogy Einstein relativitáselmélete elvileg nem tagadja a kiegyensúlyozatlan tér létezésének lehetőségét. A forgó vagy nyújtózkodó univerzumok jól létezhetnek, ezért nagyon fontos, hogy esetünkben ez ne így legyen. Bár ezt természetesen nem zárhatjuk ki teljesen, de számításaink szerint ennek valószínűsége csak egy a 121 000-ből."
Az égi gömb beolvasása a Planck-távcsővel
esa.int
Szergej Sobol