Šķiet, ka mūsdienu izpratne par Visuma struktūru jau ir labi izveidota un vispārpieņemta. Bet laiku pa laikam tas ir jāaizstāv pret tā sauktajām anomālijām, neizskaidrojamām novirzēm no normas, kas apšauba standarta modeli. Parunāsim šodien par to, kā dīvains kosmoloģisks fenomens pēc savas būtības un zināmas apstākļu sakritības dēļ, ko sauc par “Ļaunuma asi”, gandrīz salauza mūsdienu kosmoloģiju.
Lielā sprādziena atbalss
Zeme skatās debesīs ar tūkstošiem teleskopisku acu. Vēl vairāki desmiti tiek ievietoti orbītā. Pirmie teleskopi bija optiski un bija paredzēti, lai novērotu elektromagnētiskā starojuma spektra gaismas daļu, kas ir pieejama cilvēka acij. Mūsdienu cilvēki ieskatās ārējā telpā bez dibena un novēro tās objektus visā elektromagnētiskā starojuma spektrā. Piemēram, izmantojiet Swift kosmosa observatoriju. Tas ir paredzēts, lai reģistrētu un novērotu kosmiskos gamma staru pārrāvumus - gigantiskus enerģijas pārrāvumus, kas novēroti tālās galaktikās. Novietojiet īsviļņu gamma starojumu pašā elektromagnētiskā spektra sākumā. Krievijas orbītā observatorija Radioastron pēta melnos caurumus un neitronu zvaigznes radiofrekvenču diapazonā, tuvāk otrajam spektra galam.
Dažas orbītā esošās observatorijas ir labāk zināmas, citas mazāk. Populārāko reitingu papildina Habla teleskops, kas orbītā atrodas jau 27 gadus. Viņš pēta telpu redzamajā, ultravioletajā un infrasarkanajā diapazonā. Keplers ir arī plaši pazīstams, aprīkots ar supersensitīvu fotometru, kas darbojas 430-890 nm diapazonā (redzamie un infrasarkanie diapazoni) un spēj vienlaikus novērot 145 000 zvaigžņu spilgtuma svārstības.
Bet starp tām ir orbitālās observatorijas, kuru galvenais mērķis nav atsevišķas zvaigznes, planētas vai galaktikas, bet gan pats Visums. Viņu atrašanas orbītā mērķis ir palīdzēt astronomiem izprast mūsu Visuma uzbūvi, mēģināt izprast tā vēsturi. Un, iespējams, un redzēt cauri neticamu attālumu un citu Visumu sienai.
NASA 2001. gada jūnijā izveidotā observatorija WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) bija viena no tām. Ierīce tika izstrādāta, lai pētītu fona relikvijas starojumu, kas izveidojās Lielā sprādziena rezultātā. Līdz 2010. gada oktobrim tā atradās 1,5 miljonu km attālumā no Zemes orbītā netālu no Saules-Zemes sistēmas Lagranžas punkta L2. Laika posmā no 2001. līdz 2009. gadam viņš skenēja debesu sfēru un novērojumu rezultātus nosūtīja uz Zemi. Pamatojoties uz teleskopa iegūtajiem datiem, tika izveidota detalizēta debesu radiokarte vairākos elektromagnētiskos viļņu garumos: no 1,4 cm līdz 3 mm, kas atbilst mikroviļņu diapazonam.
Relikvijas starojums vienmērīgi piepilda Visumu. Šis fona mikroviļņu starojums, kas radies primārās ūdeņraža rekombinācijas laikmetā, ir sava veida Lielā sprādziena "atbalss". Tam ir augsta izotropijas pakāpe, tas ir, vienmērīgums visos virzienos. Tās starojuma spektrs atbilst absolūti melna ķermeņa starojuma spektram, kura temperatūra ir 2,72548 ± 0,00057 K. Maksimālais starojums krīt uz elektromagnētiskajiem viļņiem, kuru garums ir 1,9 mm, un frekvenci 160,4 GHz (mikroviļņu starojums). Neiedziļinoties, elektromagnētiskā starojuma skalā tas atrodas starp termisko infrasarkano starojumu un mobilo sakaru, radio un televīzijas apraides frekvencēm. Mikroviļņu fona starojums ir izotropisks ar precizitāti 0,01%. Tieši to norāda "siltu" oranžu un "aukstu" zilu zonu maiņa kosmosa kuģu radiokartēs. Tam ir neliela mēroga anizotropija.
Reklāmas video:
2010. gadā observatorija pabeidza savu misiju. Tāpat kā WMAP savulaik aizstāja Kosmiskā fona pētnieka (COBE) kosmosa observatoriju, kas pazīstama arī kā Explorer 66, un to aizstāja jutīgākā un modernākā Eiropas Plankas observatorija, kas atrodas tajā pašā punktā L2 … Planck ir lielāka jutība un plašāks frekvenču diapazons.
COBE, WMAP un Planck rezultātu salīdzinājums. Ilustrācija par to, cik atšķirīga ir to mērinstrumentu jutība
wikipedia.org
Caururbta pa asi
Mūsdienu kosmoloģijas galvenais nodrošinājums, uz kura balstās vairums mūsdienu Visuma uzbūves modeļu, ir tā sauktais kosmoloģiskais princips. Pēc viņa teiktā, tajā pašā laika posmā katrs novērotājs, lai kur viņš atrastos un kādā virzienā viņš skatītos, Visumā atradīs vidēji tādu pašu ainu.
Šo neatkarību no novērošanas vietas, visu kosmosa punktu vienlīdzību sauc par viendabīgumu. Un neatkarība no novērošanas virziena, vēlamā virziena neesamība kosmosā, tas ir, fakts, ka Visums nedod priekšroku vienam virzienam citam, ir izotropija. Un tā neesamība ir anizotropija.
Viss būtu kārtībā, taču tikai WMAP zondes iegūto datu apstrādes procesā tika izdarīti secinājumi par tieši šādu Visuma anizotropiju. Datu analīzes rezultāti parādīja noteiktā paplašinātā apgabala klātbūtni telpā, ap kuru notiek visas Visuma struktūras orientācija. Tas ir, kosmosā joprojām ir virziens, kurā galaktikas un lieli kosmosa objekti ir ierindoti. Šo fenomenu, kas spēj lauzt mūsdienu Visuma koncepciju, sauca par “Ļaunuma asi”. Pats šo terminu izdomāja Lielbritānijā strādājošais portugāļu fiziķis un kosmologs João Magueijo.
Zilie laukumi ir visaukstākie, oranžie - “siltākie”. Baltā līnija - "Ļaunuma ass". Izklāstīts ar ovālu - Eridani supervoīds
wikipedia.org
Tiek uzskatīts, ka šis nosaukums ir saistīts ne tik daudz ar fenomena "ģeometriju", bet ar ietekmi, kādu šī parādība var atstāt uz pašreiz valdošajām idejām par Visumu. Cita starpā dažus gadus iepriekš ASV prezidents Džordžs Bušs to pašu terminu ieviesa attiecībā uz valstīm, kuras, pēc ASV domām, sponsorē starptautisko terorismu un rada draudus mieram un stabilitātei uz planētas.
Jāatzīmē, ka mūsu Visumam piemīt zināma neviendabība un anizotropija. Pretējā gadījumā nebūtu ne galaktiku, ne zvaigžņu, ne planētu. Un galu galā arī jūs un es. Tās visas ir novirzes no Visuma viendabīguma. Kosmoloģiskais princips attiecas uz ļoti lielām skalām, kas krietni pārsniedz galaktikas kopas lielumu. Mēs runājam par simtiem miljonu gaismas gadu. Mazākā mērogā ir iespējama neviendabība Lielā sprādziena izraisīto kvantu svārstību rezultātā.
Mageiju, novērojot mikroviļņu fona starojuma svārstību “siltos” (oranžos) un “aukstos” (zilos) apgabalus, izdarīja interesantu atklājumu. Viņš atklāja, ka pat vislielākajos mērogos relikta starojuma svārstības (temperatūras svārstības) nav izvietotas nejauši, bet gan relatīvi sakārtotas.
Atsevišķs šādas anizotropijas izpausmes piemērs ir relikvijas aukstā vieta Eridanus zvaigznājā. Šeit mikroviļņu starojums ir ievērojami mazāks nekā apkārtējos rajonos. Gandrīz miljardu gaismas gadu garumā Eridani supervoīdā ir daudz mazāk zvaigžņu, gāzes un galaktiku nekā parasti.
Nav precīzas izpratnes par to, kas varēja izraisīt tik plaisu. Profesore Laura Mersini-Houghton no Ziemeļkarolīnas universitātes sniedz šo aizraujošo skaidrojumu: "Tas noteikti ir kāda cita Visuma nospiedums, kas pārsniedz mūsu pašu."
Šķita?
Un 2009. gadā ESA orbītā palaida progresīvāko Planck teleskopu. Kosmosa kuģī bija divi instrumenti, lai pētītu debesis: zemfrekvences uztvērējs, kas aptver frekvenču diapazonu no 30 līdz 70 GHz, kas atbilst viļņu garumiem no aptuveni 4 līdz 10 mm, un augstfrekvences uztvērējs ar frekvenci no 100 līdz 857 GHz un viļņu garumiem no 0, 35 līdz 1 mm. Savākto starojumu uz instrumentiem fokusē divu spoguļu sistēma - galvenais, kura izmērs ir 1,9 x 1,5 m, un sekundārais, kura izmērs ir 1,1 x 1,0 m. Teleskopa uztvērēji tika atdzesēti līdz gandrīz absolūtai nullei, darbojoties –273, 05 ° C, tas ir, 0,1 ° C virs absolūtās nulles. Debesu novērošana "Planck" turpinājās līdz šķidrā hēlija izsīkšanai 2012. gada janvārī, atdzesējot uztvērējus.
Teleskops "Planck" Saules - Zemes sistēmas Lagranžas punktā L2
popsci.com
Viņam nācās atspēkot WMAP iegūtos rezultātus vai, gluži pretēji, tos apstiprināt. Pirmā iegūto datu analīze, kas tika veikta 2013. gadā, parādīja, ka “Ļaunuma ass” Visumā patiešām pastāv. Bet tajā laikā visi dati, ko saņēma kosmosa kuģis, vēl nebija publicēti.
Tikai pagājušajā gadā Londonas Universitātes koledžas (UCL) un Londonas Imperiālās koledžas pētnieku komanda, balstoties uz pilnīgas teleskopa datu kopas analīzes rezultātiem, konstatēja, ka “ass” tiešām nav. Dati, kas iegūti no teleskopa laikā no 2009. līdz 2013. gadam, tika analizēti, izmantojot superdatoru. Analīzes rezultāti parādīja: Visums ir izotropisks. Britu astronomu pētījumu 2016. gada maijā publicēja izdevums Physical Review Letters.
Londonas Universitātes koledžas Fizikas un astronomijas nodaļas zinātniskā kosmoloģe Daniela Saadeha, kura piedalījās pētījumā, neslēpj prieku: "Mēs varam teikt, ka mēs izglābām kosmoloģiju no pilnīgas pārskatīšanas."
Paskaidrojumā par koledžas tīmekļa vietnē ievietotajiem pētījuma rezultātiem Daniela skaidro: “Pētījuma rezultāti ir labākais pierādījums tam, ka Visums visos virzienos ir vienāds. Mūsu pašreizējā izpratne par Visuma uzbūvi balstās uz pieņēmumu, ka tas nedod priekšroku vienam virzienam citam. Bet jums ir jāsaprot, ka Einšteina relativitātes teorija principā nenoliedz nelīdzsvarotas telpas pastāvēšanas iespēju. Visumi, kas griežas vai stiepjas, var arī pastāvēt, tāpēc ir ļoti svarīgi, lai mūsu gadījumā tas tā nebūtu. Lai gan mēs, protams, nevaram to pilnībā izslēgt, taču mūsu aprēķini norāda, ka varbūtība tam ir tikai viena no 121 000."
Debesu sfēras skenēšana ar Plankas teleskopu
esa.int
Sergejs Sobols