Det ser ut til at den moderne forståelsen av universets struktur allerede er godt etablert og generelt akseptert. Men fra tid til annen må det forsvares mot såkalte anomalier, uforklarlige avvik fra normen som setter standardmodellen i tvil. La oss i dag snakke om hvordan et merkelig kosmologisk fenomen, på grunn av sin natur og ved en tilfeldighet av omstendigheter kalt "det ondes akse", nesten brøt moderne kosmologi.
Ekko av big bang
Jorden ser mot himmelen med tusenvis av teleskopiske øyne. Flere titalls flere blir plassert i bane. De første teleskopene var optiske og ble designet for å observere den lyse delen av spekteret av elektromagnetisk stråling, som er tilgjengelig for det menneskelige øye. Moderne ser inn i det bunnløse rommet og observerer objektene i hele spektrumet av elektromagnetisk stråling. Ta for eksempel Swift space observatory. Den er designet for å registrere og observere kosmiske gammastråleskurer - gigantiske brister av energi observert i fjerne galakser. Plasser kortbølget gammastråling helt i begynnelsen av det elektromagnetiske spekteret. Det russiske baneobservatoriet Radioastron studerer sorte hull og nøytronstjerner i radioområdet, nærmere den andre enden av spekteret.
Noen kretsobservatorier er bedre kjent, andre mindre. Toppen av popularitetsvurdering er Hubble Space Telescope, som har vært i bane i 27 år. Han studerer plass i det synlige, ultrafiolette og infrarøde området. Kepler er også allment kjent, utstyrt med et overfølsomt fotometer som arbeider i området 430-890 nm (synlige og infrarøde områder) og i stand til samtidig å observere lysstyrkesvingningene på 145.000 stjerner.
Men blant dem er det orbitale observatorier, hvis hovedformål ikke er individuelle stjerner, planeter eller galakser, men selve universet. Hensikten med å finne dem i bane er å hjelpe astronomer med å forstå strukturen i vårt univers, å prøve å forstå dens historie. Og kanskje, og se gjennom muren av utrolige avstander og andre universer.
WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) observatorium ble lansert av NASA i juni 2001 og var en av dem. Enheten ble designet for å studere bakgrunnsrelikstråling som ble dannet som et resultat av Big Bang. Fram til oktober 2010 var det 1,5 millioner km fra jorden i bane nær Lagrange-punktet L2 i Sol-Jord-systemet. I perioden 2001 til 2009 skannet han himmelsfæren og overførte resultatene av observasjoner til jorden. Basert på dataene som er innhentet av teleskopet, ble et detaljert radiokart over himmelen samlet i flere elektromagnetiske bølgelengder: fra 1,4 cm til 3 mm, som tilsvarer mikrobølgeovnens rekkevidde.
Relikstrålingen fyller universet jevnt. Denne bakgrunnen mikrobølgestråling, som oppsto i en periode med primær hydrogenrecombination, er et slags "ekko" av Big Bang. Den har en høy grad av isotropi, det vil si ensartethet i alle retninger. Dens strålingsspektrum tilsvarer strålingsspekteret til et helt svart legeme med en temperatur på 2,72548 ± 0,00057 K. Den maksimale strålingen faller på elektromagnetiske bølger med en lengde på 1,9 mm og en frekvens på 160,4 GHz (mikrobølgestråling). Uten å gå i detaljer er det på den elektromagnetiske strålingsskalaen mellom termisk infrarød stråling og frekvenser av mobilkommunikasjon, radio- og TV-kringkasting. Mikrobølgeovnens bakgrunnsstråling er isotrop med en nøyaktighet på 0,01%. Dette er nøyaktig hva vekslingen mellom "varme" oransje og "kalde" blå områder på radiokartene til romfartøy indikerer. Den har en liten anisotropi.
Kampanjevideo:
I 2010 fullførte observatoriet sitt oppdrag. Akkurat som WMAP en gang erstattet Cosmic Background Explorer (COBE) observatorium, også kjent som Explorer 66, og det ble erstattet av det mer følsomme og moderne europeiske Planck-observatoriet som ligger på samme L2-punkt … Planck har høyere følsomhet og et bredere frekvensområde.
Sammenligning av resultater fra COBE, WMAP og Planck. En illustrasjon på hvor forskjellig følsomheten deres måleinstrumenter har
wikipedia.org
Gjennomhullet av aksen
Hovedbestemmelsen i moderne kosmologi, som de fleste moderne modeller av universets struktur bygger på, er det såkalte kosmologiske prinsippet. Ifølge ham, i samme øyeblikk, vil hver observatør, uansett hvor han er, og i hvilken retning han ser, i gjennomsnitt finne det samme bildet i universet.
Denne uavhengigheten fra observasjonsstedet, likheten til alle punkter i rommet kalles homogenitet. Og uavhengighet fra observasjonsretningen, fraværet av en foretrukket retning i rommet, det vil si det faktum at universet ikke foretrekker en retning fremfor en annen, er isotropi. Og fraværet er anisotropi.
Alt ville være i orden, men bare i prosessen med å behandle data innhentet av WMAP-sonden ble det gjort konklusjoner om akkurat en slik anisotropi i universet. Resultatene av dataanalysen viste tilstedeværelsen i rommet av et bestemt utvidet område rundt hvilket orienteringen av hele strukturen i Universet foregår. Det vil si i rommet er det fremdeles en retning der galakser og store romobjekter er stilt opp. Dette fenomenet, som er i stand til å bryte den moderne forståelsen av universet, ble kalt "ondskapens akse". Begrepet i seg selv ble laget av den portugisiske fysikeren og kosmologen João Magueijo som jobbet i Storbritannia.
De blå områdene er de kuleste, de oransje områdene er de "varmeste". Hvit linje - "Axis of Evil". Skissert med en oval - Eridani's Supervoid
wikipedia.org
Dette navnet antas å være assosiert ikke så mye med fenomenets "geometri", men med innflytelsen som fenomenet kan ha på dagens rådende ideer om universet. Blant annet, noen år tidligere, introduserte USAs president George W. Bush den samme betegnelsen i forhold til land som ifølge USA sponser internasjonal terrorisme og utgjør en trussel mot fred og stabilitet på planeten.
Det skal bemerkes at vårt univers har en viss inhomogenitet og anisotropi. Ellers ville det ikke være noen galakser, ingen stjerner, ingen planeter. Og til slutt, du og jeg også. Dette er alle avvik fra universets homogenitet. Det kosmologiske prinsippet gjelder veldig store skalaer, langt utover størrelsen på en galaksehoper. Vi snakker om hundrevis av millioner lysår. I mindre skala er inhomogenitet mulig som en konsekvens av kvantesvingninger forårsaket av Big Bang.
Mageiju, som observerte de "varme" (oransje) og "kalde" (blå) områdene med svingninger i mikrobølgeovnens bakgrunnsstråling, gjorde en interessant oppdagelse. Han fant at selv på de største skalaene er svingninger i relikstrålingen (temperatursvingninger) ikke tilfeldig plassert, men relativt ordnet.
Et eget eksempel på en slik anisotropi manifestasjon er et relikvie kaldt sted i konstellasjonen Eridanus. Her er mikrobølgestrålingen betydelig lavere enn i de omkringliggende områdene. Nesten en milliard lysår på tvers, har Eridani Supervoid langt færre stjerner, gass og galakser enn vanlig.
Det er ingen nøyaktig forståelse av hva som kunne ha forårsaket et slikt hull. Professor Laura Mersini-Houghton ved University of North Carolina gir denne spennende forklaringen: "Dette er definitivt et avtrykk av et annet univers utover vårt eget."
Syntes?
Og i 2009 lanserte ESA det mer avanserte Planck-teleskopet i bane. Romfartøyet hadde to instrumenter om bord for å studere himmelen: en lavfrekvent mottaker som dekker frekvensområdet fra 30 til 70 GHz, som tilsvarer bølgelengder fra ca. 4 til 10 mm, og en høyfrekvent mottaker med en frekvens fra 100 til 857 GHz og bølgelengder fra 0, 35 til 1 mm. Den oppsamlede strålingen er fokusert på instrumentene ved et system med to speil - det viktigste måler 1,9 x 1,5 m, og det sekundære med en størrelse på 1,1 x 1,0 m. Teleskopets mottakere ble avkjølt til nesten absolutt null, og fungerte ved en temperatur på –273., 05 ° C, det vil si 0,1 ° C over absolutt null. Observasjon av himmelen "Planck" fortsatte til uttømmingen av flytende helium i januar 2012, og avkjølte mottakerne.
Teleskop "Planck" ved Lagrange-punktet L2 i Sol-Jord-systemet
popsci.com
Han måtte tilbakevise resultatene oppnådd av WMAP, eller tvert imot bekrefte dem. Og den første analysen av innhentede data, utført i 2013, viste at "ondskapens akse" i universet virkelig eksisterer. Men på den tiden hadde ikke alle dataene som ble mottatt av romfartøyet ennå, blitt publisert.
Det var bare i fjor at et team av forskere ved University College London (UCL) og Imperial College London, basert på resultatene av en analyse av et komplett datasett fra et teleskop, slo fast at det ikke er noen reell "akse". Dataene fra teleskopet mellom 2009 og 2013 ble analysert ved hjelp av en superdatamaskin. Resultatene av analysen viste: Universet er isotropisk. Studien av britiske astronomer ble publisert i mai 2016 av Physical Review Letters.
Daniela Saadeh, en forskningskosmolog ved Institutt for fysikk og astronomi ved University College London, som deltok i studien, skjuler ikke gleden hennes: "Vi kan si at vi reddet kosmologi fra en fullstendig revisjon."
I en forklaring på studiens funn lagt ut på høgskolens nettside, forklarer Daniela:”Studiens resultater er det beste beviset på at universet er det samme i alle retninger. Vår nåværende forståelse av universets struktur er basert på antagelsen om at den ikke foretrekker en retning fremfor en annen. Men du må forstå at Einsteins relativitetsteori i prinsippet ikke benekter muligheten for eksistensen av ubalansert rom. Universer som snurrer eller strekker seg, kan godt eksistere, så det er veldig viktig at dette ikke er tilfelle i vårt tilfelle. Selv om vi selvfølgelig ikke helt kan utelukke dette, men beregningene våre indikerer at sannsynligheten for dette bare er en av 121.000."
Skanner himmelsfæren med Planck-teleskopet
esa.int
Sergey Sobol
