Tundub, et universumi struktuuri tänapäevane arusaam on juba väljakujunenud ja üldtunnustatud. Kuid aeg-ajalt tuleb seda kaitsta nn anomaaliate, seletamatu normist kõrvalekaldumise eest, mis seab standardmudeli kahtluse alla. Räägime täna sellest, kuidas kummaline kosmoloogiline nähtus oma olemuselt ja asjaolude kokkusattumuselt, mida nimetatakse "Kurjuse teljeks", peaaegu kaasaegse kosmoloogia purustas.
Suure Paugu kaja
Maa vaatab taevasse tuhandete teleskoopsilmadega. Veel mitu tosinat paigutatakse orbiidile. Esimesed teleskoobid olid optilised ja olid mõeldud inimese silmale ligipääsetava elektromagnetkiirguse spektri heleda osa vaatlemiseks. Kaasaegsed piiluvad põhjatu ruumi ja jälgivad selle objekte kogu elektromagnetilise kiirguse spektris. Võtame näiteks kosmosevaatluskeskuse Swift. See on loodud kosmiliste gammakiirguse - kaugetes galaktikates täheldatavate hiiglaslike energiapuhangute - registreerimiseks ja jälgimiseks. Asetage lühilaine gammakiirgus kohe elektromagnetilise spektri algusesse. Venemaa orbiidil olev observatoorium Radioastron uurib musti auke ja neutronitähti raadiosagedusalas, lähemal spektri teisele otsale.
Mõned orbiidil olevad observatooriumid on paremini tuntud, mõned vähem. Populaarsuse reiting on tipus Hubble'i kosmoseteleskoop, mis on olnud orbiidil 27 aastat. Ta uurib ruumi nähtavas, ultraviolett- ja infrapunakiirguses. Kepler on samuti laialt tuntud, varustatud ülitundliku fotomeetriga, mis töötab vahemikus 430–890 nm (nähtavad ja infrapunakiirguse vahemikud) ja on võimeline jälgima samaaegselt 145 000 tähe heleduse kõikumisi.
Kuid nende seas on orbiidivaatluskeskused, mille peamine eesmärk ei ole üksikud tähed, planeedid ega galaktikad, vaid Universum ise. Nende orbiidilt leidmise eesmärk on aidata astronoomidel mõista meie Universumi struktuuri, proovida mõista selle ajalugu. Ja võib-olla ja vaata läbi uskumatute vahemaade ja teiste universumite müüri.
NASA 2001. aasta juunis käivitatud WMAP (Wilkinsoni mikrolaineahju anisotroopia sond) vaatluskeskus oli üks neist. Seade oli loodud Suure Paugu tagajärjel tekkinud reliikvia taustkiirguse uurimiseks. Kuni 2010. aasta oktoobrini asus see Päikese-Maa süsteemi Lagrange'i punkti L2 lähedal orbiidil Maast 1,5 miljoni km kaugusel. Ajavahemikul 2001–2009 skaneeris ta taevakera ja edastas vaatluste tulemused Maale. Teleskoobi abil saadud andmete põhjal koostati üksikasjalik taeva raadiokaart mitmel elektromagnetilisel lainepikkusel: 1,4 cm kuni 3 mm, mis vastab mikrolaineahelale.
Reliikkiirgus täidab Universumi ühtlaselt. See mikrolaine taustkiirgus, mis tekkis vesiniku esmase rekombinatsiooni ajastul, on omamoodi Suure Paugu "kaja". Sellel on kõrge isotroopiaaste, see tähendab ühtlus kõikides suundades. Selle kiirgusspekter vastab absoluutselt musta keha kiirgusspektrile, mille temperatuur on 2,72548 ± 0,00057 K. Maksimaalne kiirgus langeb elektromagnetlainetele, mille pikkus on 1,9 mm ja sagedus 160,4 GHz (mikrolainekiirgus). Detailidesse laskumata jääb see elektromagnetilise kiirguse skaalal termilise infrapunakiirguse ning mobiilside, raadio ja televisiooni ringhäälingu sageduste vahele. Mikrolaineahju taustkiirgus on isotroopne täpsusega 0,01%. Just seda näitab "sooja" oranži ja "külma" sinise ala vaheldumine kosmoseaparaatide raadiokaartidel. Sellel on mingi väikesemahuline anisotroopia.
Reklaamvideo:
2010. aastal lõpetas vaatluskeskus oma missiooni. Nii nagu WMAP asendas kunagi kosmilise taustauurija (COBE) observatooriumi, mida nimetatakse ka Explorer 66-ks, asendati see tundlikuma ja kaasaegsema Euroopa Plancki observatooriumiga, mis asub samas punktis L2 … Planckil on suurem tundlikkus ja laiem sagedusvahemik.
COBE, WMAP ja Plancki tulemuste võrdlus. Näide sellest, kui erinev on nende mõõtevahendite tundlikkus
wikipedia.org
Teljest läbistatud
Kaasaegse kosmoloogia peamine säte, millel põhinevad enamus universumi struktuuri tänapäevaseid mudeleid, on nn kosmoloogiline põhimõte. Tema sõnul leiab iga vaatleja samal ajahetkel universumis keskmiselt sama pildi, ükskõik kus ta ka pole ja mis suunas vaatab.
Seda sõltumatust vaatluskohast, kõigi ruumipunktide võrdsust nimetatakse homogeensuseks. Ja sõltumatus vaatluse suunast, eelistatud suuna puudumine ruumis, see tähendab asjaolu, et Universum ei eelista üht suunda teisele, on isotroopia. Ja selle puudumine on anisotroopia.
Kõik oleks korras, kuid ainult WMAP-sondi abil saadud andmete töötlemise käigus tehti järeldused just sellise Universumi anisotroopia kohta. Andmeanalüüsi tulemused näitasid teatud laiendatud ala olemasolu ruumis, mille ümber toimub kogu Universumi struktuuri orientatsioon. See tähendab, et kosmoses on endiselt suund, kuhu galaktikad ja suured kosmoseobjektid on rivistatud. Seda nähtust, mis on võimeline lõhkuma universumi tänapäevast kontseptsiooni, nimetati "kurjuse teljeks". Selle termini mõtles välja Suurbritannias töötav Portugali füüsik ja kosmoloog João Magueijo.
Sinised alad on kõige külmemad, oranžid on kõige soojemad. Valge joon - "Kurjuse telg". Visandatud ovaalse kujuga - Eridani supervoid
wikipedia.org
Arvatakse, et see nimi pole seotud mitte niivõrd nähtuse "geomeetriaga", kuivõrd mõjuga, mida nähtus võib avaldada universumi praegustele valitsevatele ideedele. Muuhulgas võttis USA president George W. Bush mõned aastad varem sama termini kasutusele riikide suhtes, mis USA sõnul sponsoreerivad rahvusvahelist terrorismi ning kujutavad ohtu rahule ja stabiilsusele planeedil.
Tuleb märkida, et meie Universumil on teatav ebaühtlus ja anisotroopia. Vastasel juhul poleks galaktikaid, tähti ega planeete. Ja lõpuks ka sina ja mina. Need kõik on kõrvalekalded universumi homogeensusest. Kosmoloogiline põhimõte kehtib väga suurte skaalade kohta, mis ületavad galaktikaparve suurust. Me räägime sadadest miljonitest valgusaastatest. Väiksemas plaanis on Suure Paugu põhjustatud kvantide kõikumiste tagajärjel võimalik mittehomogeensus.
Mageiju, jälgides mikrolaineahju taustkiirguse kõikumise „sooja” (oranž) ja „külm” (sinine) piirkonda, tegi huvitava avastuse. Ta leidis, et isegi kõige suuremal skaalal paiknevad reliktkiirguse kõikumised (temperatuuri kõikumised) mitte juhuslikult, vaid suhteliselt korrapäraselt.
Omaette näide sellisest anisotroopia ilmnemisest on reliikviline külm täpp Eridanuse tähtkujus. Siin on mikrolainekiirgus oluliselt madalam kui ümbritsevates piirkondades. Ligi miljardi valgusaasta kaugusel on Eridani supervoidil palju vähem tähti, gaasi ja galaktikaid kui tavaliselt.
Puudub täpne arusaam sellest, mis võis sellise haigutava augu tekitada. Põhja-Carolina ülikooli professor Laura Mersini-Houghton annab selle põneva selgituse: "See on kindlasti jäljend veel ühest universumist, mis asub väljaspool meie oma."
Tundub?
Ja 2009. aastal viis ESA orbiidile arenenuma Plancki teleskoobi. Kosmoseaparaadi pardal oli taeva uurimiseks kaks instrumenti: madalsageduslik vastuvõtja, mis katab sagedusvahemikku 30–70 GHz, mis vastab lainepikkustele umbes 4–10 mm, ja kõrgsageduslik vastuvõtja, mille sagedus on 100–857 GHz ja lainepikkused 0, 35 kuni 1 mm. Kogutud kiirgus on instrumentidele suunatud kahest peeglist koosneva süsteemi abil - peamine, mõõtmetega 1,9 x 1,5 m, ja sekundaarne, mille suurus on 1,1 x 1,0 m. Teleskoobi vastuvõtjad jahutati peaaegu absoluutsesse nulli, töötades temperatuuril –273, 05 ° C, see tähendab 0,1 ° C üle absoluutse nulli. Taeva vaatlus "Planck" jätkus kuni vedeliku heeliumi ammendumiseni 2012. aasta jaanuaris, jahutades vastuvõtjaid.
Teleskoop "Planck" Päikese - Maa süsteemi Lagrange'i punktis L2
popsci.com
Ta pidi WMAP-i saadud tulemused ümber lükkama või vastupidi kinnitama. Ja esimene saadud andmete analüüs, mis viidi läbi 2013. aastal, näitas, et "kurjuse telg" on universumis tõesti olemas. Kuid sel ajal polnud veel kõiki kosmoseaparaadile laekunud andmeid avaldatud.
Alles eelmisel aastal tuvastas Londoni Ülikooli kolledži (UCL) ja Londoni Imperial College'i teadlaste meeskond teleskoobi täieliku andmekogumi analüüsi tulemuste põhjal, et "telge" tegelikult pole. Aastatel 2009–2013 saadud teleskoobilt saadud andmeid analüüsiti superarvuti abil. Analüüsi tulemused näitasid: Universum on isotroopne. Briti astronoomide uuring avaldati 2016. aasta mais väljaandes Physical Review Letters.
Uuringus osalenud Londoni Ülikooli kolledži füüsika ja astronoomia osakonna teaduskosmoloog Daniela Saadeh ei varja oma rõõmu: "Võib öelda, et päästsime kosmoloogia täieliku revisjoni eest."
Kolledži veebisaidile postitatud uuringu tulemuste selgituses selgitab Daniela: „Uuringu tulemused on parim tõend selle kohta, et universum on kõigis suundades sama. Meie praegune arusaam universumi struktuurist põhineb eeldusel, et see ei eelista üht suunda teisele. Kuid peate mõistma, et Einsteini relatiivsusteooria põhimõtteliselt ei eita tasakaalustamata ruumi olemasolu võimalust. Universumid, mis pöörlevad või venivad, võivad hästi eksisteerida, seega on väga oluline, et see meie puhul nii ei oleks. Kuigi me ei saa seda muidugi täielikult välistada, kuid meie arvutused näitavad, et selle tõenäosus on ainult üks 121 000-st."
Taevakera skaneerimine Plancki teleskoobiga
esa.int
Sergei Sobol
