Det ser ud til, at den moderne forståelse af universets struktur allerede er veletableret og generelt accepteret. Men fra tid til anden skal det forsvares mod såkaldte anomalier, uforklarlige afvigelser fra normen, der sætter spørgsmålstegn ved standardmodellen. Lad os tale i dag om, hvordan et mærkeligt kosmologisk fænomen på grund af sin natur og en eller anden sammenfald af omstændigheder kaldet "ondskabens akse" næsten brød den moderne kosmologi.
Ekko af Big Bang
Jorden kigger op i himlen med tusinder af teleskopiske øjne. Flere dusin flere placeres i kredsløb. De første teleskoper var optiske og blev designet til at observere den lette del af spektret af elektromagnetisk stråling, som er tilgængelig for det menneskelige øje. Moderne kigger ind i det bundløse rum og observerer dets objekter i hele spektret af elektromagnetisk stråling. Tag f.eks. Swift-rumobservatoriet. Det er designet til at registrere og observere kosmiske gammastrålesprængninger - gigantiske udbrud af energi observeret i fjerne galakser. Anbring kortbølget gammastråling i begyndelsen af det elektromagnetiske spektrum. Det russiske kredsningsobservatorium Radioastron studerer sorte huller og neutronstjerner i radioområdet tættere på den anden ende af spektret.
Nogle kredsende observatorier er bedre kendt, andre mindre. Toppen af popularitetsvurderingen er Hubble Space Telescope, som har været i kredsløb i 27 år. Han studerer plads i det synlige, ultraviolette og infrarøde område. Kepler er også almindeligt kendt, udstyret med et overfølsomt fotometer, der arbejder i området 430-890 nm (synligt og infrarødt) og i stand til samtidig at observere lysstyrkeudsvingene på 145.000 stjerner.
Men blandt dem er der orbitale observatorier, hvis hovedformål ikke er individuelle stjerner, planeter eller galakser, men selve universet. Formålet med at finde dem i kredsløb er at hjælpe astronomer med at forstå strukturen i vores univers og forsøge at forstå dets historie. Og måske, og se gennem muren af utrolige afstande og andre universer.
WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) observatorium blev lanceret af NASA i juni 2001 og var en af dem. Enheden blev designet til at studere baggrundsrelikstråling, der blev dannet som et resultat af Big Bang. Indtil oktober 2010 var det 1,5 millioner km fra jorden i kredsløb nær Lagrange-punktet L2 i Sun-Earth-systemet. I perioden 2001 til 2009 scannede han himmelkuglen og overførte resultaterne af observationer til Jorden. Baseret på data opnået med teleskopet blev et detaljeret radiokort over himlen samlet i flere elektromagnetiske bølgelængder: fra 1,4 cm til 3 mm, hvilket svarer til mikrobølgeområdet.
Relikstrålingen fylder universet jævnt. Denne baggrund mikrobølgestråling, der opstod i en periode med primær brintrekombination, er en slags "ekko" af Big Bang. Det har en høj grad af isotropi, dvs. ensartethed i alle retninger. Dets strålingsspektrum svarer til strålingsspektret for en absolut sort krop med en temperatur på 2,72548 ± 0,00057 K. Den maksimale stråling falder på elektromagnetiske bølger med en længde på 1,9 mm og en frekvens på 160,4 GHz (mikrobølgestråling). Uden at gå i detaljer er det på den elektromagnetiske strålingsskala mellem termisk infrarød stråling og frekvenser af cellulær kommunikation, radio og tv-udsendelse. Mikrobølgeovnens baggrundsstråling er isotrop med en nøjagtighed på 0,01%. Dette er præcis, hvad skiftet mellem "varme" orange og "kolde" blå områder på radiokortene til rumfartøjer indikerer. Den har en anisotropi i mindre skala.
Salgsfremmende video:
I 2010 afsluttede observatoriet sin mission. Ligesom WMAP en gang udskiftede Cosmic Background Explorer (COBE) rumobservatorium, også kendt som Explorer 66, og det blev erstattet af det mere følsomme og moderne europæiske Planck Observatory, der ligger på samme punkt L2 … Planck har en højere følsomhed og et bredere frekvensområde.
Sammenligning af resultater fra COBE, WMAP og Planck. En illustration af hvor forskellig følsomheden af deres måleinstrumenter er
wikipedia.org
Gennembrudt ved aksen
Den vigtigste bestemmelse i moderne kosmologi, som de fleste moderne modeller for universets struktur er baseret på, er det såkaldte kosmologiske princip. Ifølge ham, i samme øjeblik i tiden, vil enhver observatør, uanset hvor han er og i hvilken retning han ser, i gennemsnit finde det samme billede i universet.
Denne uafhængighed fra observationsstedet, lighed med alle punkter i rummet kaldes homogenitet. Og uafhængighed af observationsretningen, fraværet af en foretrukken retning i rummet, det vil sige det faktum, at universet ikke foretrækker en retning frem for en anden, er isotropi. Og dens fravær er anisotropi.
Alt ville være i orden, men kun i processen med at behandle de data, der blev opnået med WMAP-sonden, blev der draget konklusioner om netop sådan en anisotropi i universet. Resultaterne af analysen af dataene viste tilstedeværelsen i rummet af en bestemt udvidet region, omkring hvilken orienteringen af hele universets struktur finder sted. I rummet er der stadig en retning, hvor galakser og store rumgenstande er opstillet. Dette fænomen, der er i stand til at bryde det moderne koncept af universet, blev kaldt "det ondes akse". Selve udtrykket blev opfundet af den portugisiske fysiker og kosmolog João Magueijo, der arbejder i Storbritannien.
De blå områder er de koldeste, de orange områder er de "varmeste". Hvid linje - "ondskabens akse". Skitseret med en oval - Eridani's Supervoid
wikipedia.org
Dette navn menes at være forbundet ikke så meget med fænomenets "geometri", men med den indflydelse, som fænomenet kan have på de nuværende rådende ideer om universet. Blandt andet nogle få år tidligere indførte den amerikanske præsident George W. Bush den samme betegnelse i forhold til lande, der ifølge USA sponsorerer international terrorisme og udgør en trussel mod fred og stabilitet på planeten.
Det skal bemærkes, at vores univers har en vis inhomogenitet og anisotropi. Ellers ville der ikke være nogen galakser, ingen stjerner, ingen planeter. Og til sidst også dig og mig. Disse er alle afvigelser fra universets homogenitet. Det kosmologiske princip gælder for meget store skalaer, langt ud over størrelsen af en galaksehob. Vi taler om hundreder af millioner af lysår. I mindre skala er inhomogenitet mulig som en konsekvens af kvantesvingninger forårsaget af Big Bang.
Mageiju, der observerede de "varme" (orange) og "kolde" (blå) regioner med udsving i mikrobølgebaggrundsstrålingen, gjorde en interessant opdagelse. Han fandt ud af, at selv på de største skalaer er udsving i relikstråling (temperaturudsving) ikke tilfældigt placeret, men relativt ordnet.
Et særskilt eksempel på en sådan anisotropi manifestation er det relikvie kolde sted i konstellationen Eridanus. Her er mikrobølgestrålingen betydeligt lavere end i de omkringliggende områder. Næsten en milliard lysår på tværs har Eridani Supervoid langt færre stjerner, gas og galakser end normalt.
Der er ingen nøjagtig forståelse af, hvad der kunne have forårsaget et sådant hul. Professor Laura Mersini-Houghton fra University of North Carolina giver denne fascinerende forklaring: "Dette er bestemt et aftryk af et andet univers ud over vores eget."
Syntes?
Og i 2009 lancerede ESA det mere avancerede Planck-teleskop i kredsløb. Rumfartøjet havde to instrumenter om bord til at studere himlen: en lavfrekvent modtager, der dækker frekvensområdet fra 30 til 70 GHz, hvilket svarer til bølgelængder fra ca. 4 til 10 mm, og en højfrekvent modtager med en frekvens fra 100 til 857 GHz og bølgelængder fra 0, 35 til 1 mm. Den opsamlede stråling er fokuseret på instrumenterne ved hjælp af et system med to spejle - den vigtigste, der måler 1,9 x 1,5 m, og den sekundære, hvis størrelse er 1,1 ved 1,0 m. Teleskopets modtagere blev afkølet til næsten absolut nul og fungerede ved en temperatur på –273., 05 ° C, det vil sige 0,1 ° C over absolut nul. Observation af himlen "Planck" fortsatte indtil udtømningen af flydende helium i januar 2012, hvilket afkølede modtagerne.
Teleskop "Planck" ved Lagrange punkt L2 i Sun - Earth systemet
popsci.com
Han måtte tilbagevise de resultater, der blev opnået med WMAP, eller tværtimod bekræfte dem. Og den første analyse af de opnåede data, der blev udført i 2013, viste, at "det ondes akse" i universet virkelig eksisterer. Men på det tidspunkt var alle data modtaget af rumfartøjet endnu ikke offentliggjort.
Det var først sidste år, at et team af forskere ved University College London (UCL) og Imperial College London, baseret på resultaterne af en analyse af et komplet datasæt fra et teleskop, fastslog, at der virkelig ikke er nogen "akse". Dataene fra teleskopet mellem 2009 og 2013 blev analyseret ved hjælp af en supercomputer. Resultaterne af analysen viste: Universet er isotropisk. Undersøgelsen foretaget af britiske astronomer blev offentliggjort i maj 2016 af Physical Review Letters.
Daniela Saadeh, en forskningskosmolog ved Institut for Fysik og Astronomi ved University College London, der deltog i undersøgelsen, skjuler ikke sin glæde: "Vi kan sige, at vi reddede kosmologi fra en komplet revision."
I en forklaring af undersøgelsens resultater, der blev offentliggjort på kollegiets websted, forklarer Daniela:”Resultaterne af undersøgelsen er det bedste bevis for, at universet er det samme i alle retninger. Vores nuværende forståelse af universets struktur er baseret på den antagelse, at det ikke foretrækker en retning frem for en anden. Men du skal forstå, at Einsteins relativitetsteori i princippet ikke benægter muligheden for eksistensen af et ubalanceret rum. Universer, der roterer eller strækker sig, kan godt eksistere, så det er meget vigtigt, at dette ikke er tilfældet i vores tilfælde. Selvom vi selvfølgelig ikke helt kan udelukke dette, men vores beregninger viser, at sandsynligheden for dette kun er en ud af 121.000."
Scanning af himmelkuglen med Planck-teleskopet
esa.int
Sergey Sobol