S-ar părea că înțelegerea modernă a structurii universului este deja bine stabilită și general acceptată. Dar, din când în când, trebuie apărată împotriva așa-numitelor anomalii, abateri inexplicabile de la normă care pun în discuție modelul standard. Să vorbim astăzi despre modul în care un fenomen cosmologic ciudat, prin natura sa și printr-o coincidență a circumstanțelor numită „Axa răului”, aproape a rupt cosmologia modernă.
Ecoul Big Bang-ului
Pământul privește cerul cu mii de ochi telescopici. Mai multe zeci sunt plasate pe orbită. Primele telescoape au fost optice și au fost proiectate pentru a observa partea luminoasă a spectrului de radiații electromagnetice, care este accesibilă ochiului uman. Cele moderne privesc în spațiul exterior fără fund și își observă obiectele în întregul spectru de radiații electromagnetice. Luați, de exemplu, observatorul spațial Swift. Este conceput pentru a înregistra și a observa explozii de raze gamma cosmice - explozii gigantice de energie observate în galaxiile îndepărtate. Plasați radiația gamma cu unde scurte chiar la începutul spectrului electromagnetic. Observatorul orbital rus Radioastron studiază găurile negre și stelele de neutroni din gama radio, mai aproape de celălalt capăt al spectrului.
Unele observatoare care orbitează sunt mai bine cunoscute, altele mai puțin. Topul clasamentului de popularitate este Telescopul Spațial Hubble, care se află pe orbită de 27 de ani. El studiază spațiul în intervalele vizibile, ultraviolete și infraroșii. Kepler este, de asemenea, cunoscut pe scară largă, echipat cu un fotometru supersensibil care funcționează în intervalul 430–890 nm (intervale vizibile și infraroșii) și capabil să observe simultan fluctuațiile de luminozitate de 145.000 de stele.
Dar printre ele există observatoare orbitale, al căror scop principal nu sunt stelele individuale, planetele sau galaxiile, ci Universul însuși. Scopul găsirii lor pe orbită este de a ajuta astronomii să înțeleagă structura Universului nostru, să încerce să înțeleagă istoria acestuia. Și poate, și să vedeți prin peretele distanțelor incredibile și al altor universuri.
Lansat de NASA în iunie 2001, observatorul WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) a fost unul dintre acestea. Dispozitivul a fost conceput pentru a studia radiația relicvă de fundal care s-a format ca urmare a Big Bang-ului. Până în octombrie 2010, se afla la 1,5 milioane de km de Pământ pe orbită în apropierea punctului Lagrange L2 al sistemului Soare - Pământ. În perioada 2001-2009, el a scanat sfera cerească și a transmis rezultatele observațiilor pe Pământ. Pe baza datelor obținute de telescop, a fost compilată o hartă radio detaliată a cerului la mai multe lungimi de undă electromagnetice: de la 1,4 cm la 3 mm, ceea ce corespunde gamei de microunde.
Radiația relicvă umple Universul uniform. Această radiație de fundal cu microunde, care a apărut în timpul recombinării hidrogenului primar, este un fel de „ecou” al Big Bang-ului. Are un grad ridicat de izotropie, adică uniformitate în toate direcțiile. Spectrul său de radiații corespunde spectrului de radiație al unui corp absolut negru, cu o temperatură de 2,72548 ± 0,00057 K. Radiația maximă cade pe undele electromagnetice cu o lungime de 1,9 mm și o frecvență de 160,4 GHz (radiație cu microunde). Fără a intra în detalii, pe scara radiației electromagnetice se află între radiația infraroșie termică și frecvențele comunicațiilor celulare, radiodifuziunii și televiziunii. Radiația de fundal a microundelor este izotropă cu o precizie de 0,01%. Este exact ceea ce indică alternanța zonelor albastre „calde” portocalii și „reci” albastre de pe hărțile radio ale navelor spațiale. Are o anizotropie la scară mică.
Video promotional:
În 2010, observatorul și-a finalizat misiunea. Așa cum WMAP a înlocuit odată observatorul Cosmic Background Explorer (COBE), cunoscut și sub numele de Explorer 66, și a fost înlocuit de Observatorul Planck european mai sensibil și modern situat în același punct L2 … Planck are o sensibilitate mai mare și un interval de frecvență mai larg.
Compararea rezultatelor de la COBE, WMAP și Planck. O ilustrare a cât de diferită este sensibilitatea instrumentelor lor de măsurare
wikipedia.org
Strapuns de ax
Principala dispoziție a cosmologiei moderne, pe care se bazează cele mai multe modele moderne ale structurii Universului, este așa-numitul principiu cosmologic. Potrivit lui, în același moment din timp, fiecare observator, oriunde s-ar afla și în orice direcție ar privi, va găsi în medie aceeași imagine în Univers.
Această independență față de locul de observare, egalitatea tuturor punctelor din spațiu se numește omogenitate. Iar independența față de direcția de observare, absența unei direcții preferate în spațiu, adică faptul că Universul nu preferă o direcție decât alta, este izotropie. Și absența sa este anizotropie.
Totul ar fi în regulă, dar numai în procesul de prelucrare a datelor obținute de sonda WMAP, s-au ajuns la concluzii despre o astfel de anizotropie a Universului. Rezultatele analizei datelor au arătat prezența în spațiu a unei anumite zone extinse în jurul căreia are loc orientarea întregii structuri a Universului. Adică, în spațiu, există încă o direcție în care galaxiile și obiectele spațiale mari sunt aliniate. Acest fenomen, capabil să spargă conceptul modern al Universului, a fost numit „Axa răului”. Termenul în sine a fost inventat de fizicianul și cosmologul portughez João Magueijo care lucrează în Marea Britanie.
Zonele albastre sunt cele mai reci, zonele portocalii sunt „cele mai calde”. Linia albă - „Axa răului”. Conturat cu un oval - Supervoidul lui Eridani
wikipedia.org
Se crede că acest nume este asociat nu atât cu „geometria” fenomenului, cât și cu influența pe care fenomenul o poate avea asupra ideilor actuale dominante despre Univers. Printre altele, cu câțiva ani înainte, președintele american George W. Bush a introdus același termen în legătură cu țările care, potrivit SUA, sponsorizează terorismul internațional și reprezintă o amenințare la adresa păcii și stabilității pe planetă.
Trebuie remarcat faptul că Universul nostru are o anumită neomogenitate și anizotropie. Altfel nu ar exista galaxii, nici stele, nici planete. Și, până la urmă, și tu și cu mine. Toate acestea sunt abateri de la omogenitatea universului. Principiul cosmologic se aplică la scări foarte mari, cu mult peste dimensiunea unui grup de galaxii. Vorbim despre sute de milioane de ani lumină. La o scară mai mică, neomogenitatea este posibilă ca o consecință a fluctuațiilor cuantice cauzate de Big Bang.
Mageiju, observând regiunile „calde” (portocalii) și „reci” (albastre) ale fluctuațiilor radiației de fundal cu microunde, a făcut o descoperire interesantă. El a constatat că, chiar și pe cele mai mari scale, fluctuațiile radiației relictive (fluctuațiile de temperatură) nu sunt localizate aleatoriu, ci relativ ordonate.
Un exemplu separat al unei astfel de manifestări de anizotropie este un punct rece de relicvă din constelația Eridanus. Aici, radiația cu microunde este semnificativ mai mică decât în zonele înconjurătoare. La aproape un miliard de ani lumină, Eridani Supervoid are mult mai puține stele, gaze și galaxii decât de obicei.
Nu există o înțelegere exactă a ceea ce ar fi putut provoca o astfel de gaură. Profesorul Laura Mersini-Houghton de la Universitatea din Carolina de Nord oferă această explicație fascinantă: „Aceasta este cu siguranță o amprentă a unui alt univers dincolo de al nostru”.
Păreați?
Și în 2009 ESA a lansat pe orbită telescopul Planck mai avansat. Nava spațială avea la bord două instrumente pentru studierea cerului: un receptor de joasă frecvență care acoperă gama de frecvențe de la 30 la 70 GHz, care corespunde lungimilor de undă de la aproximativ 4 la 10 mm și un receptor de înaltă frecvență cu o frecvență de la 100 la 857 GHz și lungimi de undă de la 0, 35 la 1 mm. Radiația colectată este concentrată asupra instrumentelor printr-un sistem de două oglinzi - cea principală, măsurând 1,9 cu 1,5 m, iar cea secundară, a cărei dimensiune este de 1,1 cu 1,0 m. Receptoarele telescopului au fost răcite la zero aproape absolut, funcționând la o temperatură de –273, 05 ° C, adică 0,1 ° C peste zero absolut. Observarea cerului „Planck” a continuat până la epuizarea în ianuarie 2012 a heliului lichid, răcind receptorii.
Telescopul "Planck" în punctul Lagrange L2 al sistemului Soare - Pământ
popsci.com
El a trebuit să respingă rezultatele obținute de WMAP sau, dimpotrivă, să le confirme. Iar prima analiză a datelor obținute, efectuată în 2013, a arătat că „Axa răului” din Univers există cu adevărat. Dar în acel moment toate datele primite de nava spațială nu fuseseră încă publicate.
Abia anul trecut o echipă de cercetători de la University College London (UCL) și Imperial College London, pe baza rezultatelor unei analize a unui set de date complet dintr-un telescop, a stabilit că nu există o „axă” reală. Datele obținute de la telescop între 2009 și 2013 au fost analizate cu ajutorul unui supercomputer. Rezultatele analizei au arătat: Universul este izotrop. Studiul efectuat de astronomii britanici a fost publicat în mai 2016 de Physical Review Letters.
Daniela Saadeh, cosmologă de cercetare la Departamentul de Fizică și Astronomie de la University College London, care a luat parte la studiu, nu își ascunde bucuria: „Putem spune că am salvat cosmologia dintr-o revizuire completă”.
Într-o explicație a constatărilor studiului postate pe site-ul web al colegiului, Daniela explică: „Rezultatele studiului sunt cele mai bune dovezi că universul este același în toate direcțiile. Înțelegerea noastră actuală a structurii universului se bazează pe presupunerea că nu preferă o direcție decât alta. Dar trebuie să înțelegeți că teoria relativității lui Einstein, în principiu, nu neagă posibilitatea existenței spațiului dezechilibrat. Universele care se învârt sau se întind pot exista, deci este foarte important ca acest lucru să nu fie cazul nostru. Deși noi, desigur, nu putem exclude complet acest lucru, dar calculele noastre indică faptul că probabilitatea acestui lucru este doar una din 121.000.
Scanarea sferei cerești cu telescopul Planck
esa.int
Serghei Sobol
