Nampaknya pemahaman moden mengenai struktur alam semesta sudah mapan dan diterima umum. Tetapi dari semasa ke semasa, ia harus dipertahankan terhadap apa yang disebut anomali, penyimpangan yang tidak dapat dijelaskan dari norma yang membuat model standard dipertanyakan. Mari kita bincangkan hari ini tentang bagaimana fenomena kosmologi yang aneh, secara semula jadi dan keadaan kebetulan yang disebut "Paksi Kejahatan", hampir mematahkan kosmologi moden.
Gema ledakan besar
Bumi memandang ke langit dengan ribuan mata teleskopik. Beberapa lusin lagi ditempatkan di orbit. Teleskop pertama optik dan dirancang untuk memerhatikan bahagian cahaya dari spektrum sinaran elektromagnetik, yang dapat diakses oleh mata manusia. Yang moden mengintip ruang luar tanpa dasar dan memerhatikan objeknya di seluruh spektrum sinaran elektromagnetik. Contohnya, ambil tempat pemerhati ruang Swift. Ia dirancang untuk mendaftarkan dan memerhatikan ledakan sinar gamma kosmik - letupan tenaga raksasa yang diperhatikan di galaksi yang jauh. Letakkan sinaran gamma gelombang pendek pada permulaan spektrum elektromagnetik. Radioastron pemerhati orbit Rusia mengkaji lubang hitam dan bintang neutron dalam jarak radio, lebih dekat dengan hujung spektrum yang lain.
Beberapa pemerhatian yang mengorbit lebih dikenali, ada yang kurang. Teratas di peringkat populariti adalah Teleskop Angkasa Hubble, yang telah berada di orbit selama 27 tahun. Dia mempelajari ruang dalam jarak yang dapat dilihat, ultraviolet dan inframerah. Kepler juga terkenal, dilengkapi dengan fotometer sensitif yang beroperasi dalam julat 430-890 nm (jarak pandang dan inframerah) dan mampu secara serentak memerhatikan turun naik kecerahan sebanyak 145.000 bintang.
Tetapi di antaranya terdapat observatorium orbit, yang tujuan utamanya bukanlah bintang, planet atau galaksi individu, tetapi Alam Semesta itu sendiri. Tujuan mencari mereka dalam orbit adalah untuk membantu para astronom memahami struktur Alam Semesta kita, untuk cuba memahami sejarahnya. Dan mungkin, dan melihat melalui tembok jarak yang luar biasa dan alam semesta lain.
Dilancarkan oleh NASA pada bulan Jun 2001, Balai Cerap WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) adalah salah satu dari mereka. Peranti ini dirancang untuk mengkaji radiasi peninggalan latar belakang yang terbentuk sebagai akibat dari Big Bang. Sehingga Oktober 2010, jaraknya 1.5 juta km dari Bumi di orbit berhampiran titik Lagrange L2 sistem Matahari-Bumi. Dalam periode dari 2001 hingga 2009, dia mengimbas sfera langit dan mengirimkan hasil pengamatan ke Bumi. Berdasarkan data yang diperoleh teleskop, peta radio terperinci langit disusun pada beberapa panjang gelombang elektromagnetik: dari 1.4 cm hingga 3 mm, yang sesuai dengan jarak gelombang mikro.
Sinaran peninggalan memenuhi Alam Semesta secara merata. Sinaran gelombang mikro latar belakang ini, yang muncul pada era pengumpulan semula hidrogen primer, adalah sejenis "gema" Big Bang. Ia mempunyai tahap isotropi yang tinggi, iaitu keseragaman dalam semua arah. Spektrum radiasinya sepadan dengan spektrum radiasi badan yang benar-benar hitam dengan suhu 2.72548 ± 0.00057 K. Sinaran maksimum jatuh pada gelombang elektromagnetik dengan panjang 1.9 mm dan frekuensi 160.4 GHz (radiasi gelombang mikro). Tanpa menjelaskan secara terperinci, pada skala radiasi elektromagnetik itu antara radiasi inframerah termal dan frekuensi komunikasi selular, penyiaran radio dan televisyen. Sinaran latar gelombang mikro adalah isotropik dengan ketepatan 0.01%. Inilah yang ditunjukkan oleh penggantian kawasan biru oren "hangat" dan "sejuk" pada peta radio kapal angkasa. Ia mempunyai beberapa anisotropi skala kecil.
Video promosi:
Pada tahun 2010, balai cerap menyelesaikan misinya. Sama seperti WMAP yang pernah menggantikan tempat pemerhati Cosmic Background Explorer (COBE), juga dikenali sebagai Explorer 66, dan digantikan oleh Observatorium Planck Eropah yang lebih sensitif dan moden yang terletak di titik L2 yang sama … Planck mempunyai kepekaan yang lebih tinggi dan julat frekuensi yang lebih luas.
Perbandingan hasil dari COBE, WMAP dan Planck. Gambaran tentang betapa berbezanya kepekaan alat ukur mereka
wikipedia.org
Tembus oleh paksi
Penyediaan utama kosmologi moden, di mana kebanyakan model struktur Alam Semesta didasarkan, adalah asas kosmologi yang disebut. Menurutnya, pada saat yang sama, setiap pemerhati, di mana sahaja dia berada dan ke arah mana pun dia melihat, rata-rata akan menemukan gambaran yang sama di Alam Semesta.
Kebebasan ini dari tempat pemerhatian, kesamaan semua titik di ruang disebut homogenitas. Dan kebebasan dari arah pemerhatian, ketiadaan arah yang disukai di ruang angkasa, iaitu, hakikat bahawa Alam Semesta tidak memilih satu arah daripada arah yang lain, adalah isotropi. Dan ketiadaannya adalah anisotropi.
Semuanya akan baik-baik saja, tetapi hanya dalam proses memproses data yang diperoleh oleh penyelidikan WMAP, kesimpulan dibuat mengenai hanya anisotropi Alam Semesta seperti itu. Hasil analisis data menunjukkan keberadaan di ruang wilayah tertentu, di mana orientasi keseluruhan struktur Alam Semesta berlaku. Maksudnya, di ruang angkasa, masih ada arah di mana galaksi dan objek ruang besar berbaris. Fenomena ini, yang mampu melanggar konsep moden Alam Semesta, disebut "Paksi Kejahatan". Istilah itu sendiri diciptakan oleh ahli fizik Portugis dan ahli kosmologi João Magueijo yang bekerja di UK.
Kawasan biru adalah yang paling sejuk, kawasan jingga adalah yang "paling panas". Garis putih - "Paksi Kejahatan". Diuraikan dengan bujur - Eridani's Supervoid
wikipedia.org
Nama ini dipercayai tidak banyak dikaitkan dengan "geometri" fenomena, tetapi dengan pengaruh yang dapat dimiliki oleh fenomena tersebut pada idea-idea semasa mengenai Alam Semesta. Antara lain, beberapa tahun sebelumnya, Presiden AS George W. Bush memperkenalkan istilah yang sama dalam hubungannya dengan negara-negara yang, menurut Amerika Syarikat, menaja keganasan antarabangsa dan menimbulkan ancaman terhadap keamanan dan kestabilan di planet ini.
Harus diingat bahawa Alam Semesta kita mempunyai beberapa ketidaksamaan dan anisotropi. Jika tidak, tidak akan ada galaksi, tidak ada bintang, tidak ada planet. Pada akhirnya, anda dan saya juga. Ini semua penyimpangan dari homogenitas alam semesta. Prinsip kosmologi berlaku untuk skala yang sangat besar, jauh melebihi ukuran gugus galaksi. Kita bercakap mengenai ratusan juta tahun cahaya. Pada skala yang lebih kecil, ketidakhomogenan adalah mungkin sebagai akibat dari turun naik kuantum yang disebabkan oleh Big Bang.
Mageiju, memerhatikan kawasan "panas" (oren) dan "sejuk" (biru) turun naik radiasi latar gelombang mikro, membuat penemuan menarik. Dia mendapati bahawa walaupun pada skala terbesar, turun naik radiasi relik (turun naik suhu) tidak terletak secara rawak, tetapi secara relatifnya tersusun.
Contoh terpisah dari manifestasi anisotropi seperti itu adalah tempat sejuk peninggalan di buruj Eridanus. Di sini, radiasi gelombang mikro jauh lebih rendah daripada di kawasan sekitarnya. Hampir satu miliar tahun cahaya, Eridani Supervoid mempunyai bintang, gas, dan galaksi yang jauh lebih sedikit daripada biasanya.
Tidak ada pemahaman yang tepat tentang apa yang dapat menyebabkan lubang ternganga seperti itu. Profesor Laura Mersini-Houghton dari University of North Carolina memberikan penjelasan menarik ini: "Ini jelas merupakan kesan alam semesta lain di luar alam kita."
Nampak?
Dan pada tahun 2009 ESA melancarkan teleskop Planck yang lebih maju ke orbit. Kapal angkasa mempunyai dua instrumen di kapal untuk mengkaji langit: penerima frekuensi rendah yang merangkumi jarak frekuensi dari 30 hingga 70 GHz, yang sepadan dengan panjang gelombang dari sekitar 4 hingga 10 mm, dan penerima frekuensi tinggi dengan frekuensi dari 100 hingga 857 GHz dan panjang gelombang dari 0, 35 hingga 1 mm. Sinaran yang dikumpulkan difokuskan pada instrumen oleh sistem dua cermin - yang utama, berukuran 1,9 x 1,5 m, dan yang kedua, yang ukurannya 1,1 x 1,0 m. Penerima teleskop disejukkan hingga hampir sifar mutlak, beroperasi pada suhu –273, 05 ° C, iaitu 0.1 ° C di atas sifar mutlak. Pemerhatian langit "Planck" berlanjutan sehingga penipisan helium cair pada Januari 2012, menyejukkan penerima.
Teleskop "Planck" di Lagrange titik L2 sistem Matahari - Bumi
popsci.com
Dia harus membantah hasil yang diperoleh oleh WMAP, atau, sebaliknya, mengesahkannya. Dan analisis pertama dari data yang diperoleh, dilakukan pada tahun 2013, menunjukkan bahawa "Paksi Kejahatan" di Alam Semesta benar-benar ada. Tetapi pada masa itu semua data yang diterima oleh kapal angkasa belum diterbitkan.
Baru tahun lalu pasukan penyelidik di University College London (UCL) dan Imperial College London, berdasarkan hasil analisis set data lengkap dari teleskop, membuktikan bahawa sebenarnya tidak ada "paksi". Data yang diperoleh dari teleskop antara 2009 dan 2013 dianalisis menggunakan komputer super. Hasil analisis menunjukkan: Alam Semesta bersifat isotropik. Kajian oleh ahli astronomi Britain diterbitkan pada Mei 2016 oleh Physical Review Letters.
Daniela Saadeh, ahli kosmologi penyelidikan di Jabatan Fizik dan Astronomi di University College London, yang mengambil bahagian dalam kajian ini, tidak menyembunyikan kegembiraannya: "Kita dapat mengatakan bahawa kita menyelamatkan kosmologi dari semakan lengkap."
Dalam penjelasan mengenai penemuan kajian yang dipaparkan di laman web kolej, Daniela menjelaskan: “Hasil kajian adalah bukti terbaik bahawa alam semesta adalah sama dari semua arah. Pemahaman kita sekarang mengenai struktur alam semesta didasarkan pada anggapan bahawa ia tidak memilih satu arah ke arah yang lain. Tetapi anda perlu memahami bahawa teori relativiti Einstein, pada prinsipnya, tidak menolak kemungkinan adanya ruang yang tidak seimbang. Alam semesta yang berputar atau meregang mungkin wujud, jadi sangat penting bahawa ini tidak berlaku dalam kes kita. Walaupun kita, tentu saja, tidak dapat sepenuhnya menolak ini, tetapi pengiraan kita menunjukkan bahawa kebarangkalian ini hanya satu dari 121.000."
Mengimbas sfera cakerawala dengan teleskop Planck
esa.int
Sergey Sobol
