Zdalo by sa, že moderné chápanie štruktúry vesmíru je už dobre zavedené a všeobecne akceptované. Ale čas od času je potrebné ju brániť proti takzvaným anomáliám, nevysvetliteľným odchýlkam od normy, ktoré spochybňujú štandardný model. Hovorme si dnes o tom, ako zvláštny kozmologický jav svojou povahou a zhodou okolností nazývaný „Os zla“takmer zlomil modernú kozmológiu.
Ozvena veľkého tresku
Zem sa pozerá na oblohu tisíckami teleskopických očí. Niekoľko desiatok ďalších je umiestnených na obežnej dráhe. Prvé ďalekohľady boli optické a boli určené na pozorovanie svetelnej časti spektra elektromagnetického žiarenia, ktoré je prístupné ľudskému oku. Moderné nahliadajú do bezodného vesmíru a pozorujú jeho objekty v celom spektre elektromagnetického žiarenia. Napríklad vesmírne observatórium Swift. Je navrhnutý na registráciu a pozorovanie kozmických výbuchov gama žiarenia - gigantických výbuchov energie pozorovaných vo vzdialených galaxiách. Krátkovlnné gama žiarenie umiestnite na úplný začiatok elektromagnetického spektra. Ruské orbitálne observatórium Radioastron študuje čierne diery a neutrónové hviezdy v rádiovom rozsahu, bližšie k druhému koncu spektra.
Niektoré observatóriá na obežnej dráhe sú známejšie, iné menej. Na prvom mieste v rebríčku popularity je Hubblov vesmírny ďalekohľad, ktorý je na obežnej dráhe už 27 rokov. Študuje priestor vo viditeľnom, ultrafialovom a infračervenom rozsahu. Kepler je tiež všeobecne známy a je vybavený supersenzitívnym fotometrom pracujúcim v rozsahu 430 - 890 nm (viditeľný a infračervený rozsah) a schopným súčasne pozorovať kolísanie jasu 145 000 hviezd.
Ale medzi nimi sú aj orbitálne observatóriá, ktorých hlavným účelom nie sú jednotlivé hviezdy, planéty alebo galaxie, ale samotný vesmír. Účelom ich nájdenia na obežnej dráhe je pomôcť astronómom pochopiť štruktúru nášho vesmíru, pokúsiť sa porozumieť jeho histórii. A možno, a vidieť cez múr neuveriteľných vzdialeností a iných vesmírov.
Jedným z nich bolo observatórium WMAP (Wilkinsonova mikrovlnná anizotropická sonda), ktoré zahájila NASA v júni 2001. Prístroj bol navrhnutý na štúdium reliktného žiarenia pozadia, ktoré vzniklo v dôsledku Veľkého tresku. Do októbra 2010 to bolo 1,5 milióna km od Zeme na obežnej dráhe blízko Lagrangeovho bodu L2 systému Slnko - Zem. V období rokov 2001 až 2009 skenoval nebeskú sféru a prenášal výsledky pozorovaní na Zem. Na základe údajov získaných ďalekohľadom bola zostavená podrobná rádiová mapa oblohy pri niekoľkých elektromagnetických vlnových dĺžkach: od 1,4 cm do 3 mm, čo zodpovedá mikrovlnnému rozsahu.
Relikviové žiarenie napĺňa vesmír rovnomerne. Toto pozadie mikrovlnného žiarenia, ktoré vzniklo v ére primárnej rekombinácie vodíka, je akousi „ozvenou“Veľkého tresku. Má vysoký stupeň izotropie, to znamená uniformitu vo všetkých smeroch. Jeho spektrum žiarenia zodpovedá spektru žiarenia absolútne čierneho telesa s teplotou 2,72548 ± 0,00057 K. Maximálne žiarenie dopadá na elektromagnetické vlny s dĺžkou 1,9 mm a frekvenciou 160,4 GHz (mikrovlnné žiarenie). Bez podrobností je to na stupnici elektromagnetického žiarenia medzi tepelným infračerveným žiarením a frekvenciami bunkovej komunikácie, rozhlasovým a televíznym vysielaním. Žiarenie mikrovlnného pozadia je izotropné s presnosťou 0,01%. Presne to naznačuje striedanie „teplých“oranžových a „studených“modrých oblastí na rádiových mapách kozmických lodí. Má malú anizotropiu.
Propagačné video:
V roku 2010 observatórium ukončilo svoju misiu. Rovnako ako WMAP kedysi nahradil observatórium Cosmic Background Explorer (COBE), známe tiež ako Explorer 66, nahradilo ho citlivejšie a modernejšie Európske observatórium Planck umiestnené v rovnakom bode L2. … Planck má vyššiu citlivosť a širší frekvenčný rozsah.
Porovnanie výsledkov z COBE, WMAP a Planck. Ilustrácia rozdielnej citlivosti ich meracích prístrojov
wikipedia.org
Prepichnutý osou
Hlavným ustanovením modernej kozmológie, na ktorom je založená väčšina moderných modelov štruktúry vesmíru, je takzvaný kozmologický princíp. Podľa neho v rovnakom časovom okamihu každý pozorovateľ, nech už je kdekoľvek a akýmkoľvek smerom, kam sa pozrie, nájde v priemere rovnaký obraz vo vesmíre.
Táto nezávislosť od miesta pozorovania, rovnosť všetkých bodov vo vesmíre, sa nazýva homogenita. A nezávislosť od smeru pozorovania, absencia preferovaného smeru v priestore, to znamená skutočnosť, že Vesmír nepreferuje jeden smer pred druhým, je izotropia. A jeho absenciou je anizotropia.
Všetko by bolo v poriadku, ale až v procese spracovania údajov získaných sondou WMAP sa robili závery práve o takejto anizotropii vesmíru. Výsledky analýzy dát ukázali prítomnosť v priestore určitej rozšírenej oblasti, okolo ktorej prebieha orientácia celej štruktúry vesmíru. To znamená, že vo vesmíre stále existuje smer, v ktorom sú zoradené galaxie a veľké vesmírne objekty. Tento fenomén, schopný prelomiť moderné chápanie vesmíru, sa nazýval „Os zla“. Samotný termín vytvoril portugalský fyzik a kozmológ João Magueijo pôsobiaci vo Veľkej Británii.
Modré oblasti sú najchladnejšie, oranžové oblasti sú „najteplejšie“. Biela čiara - „Os zla“. Obrys oválu - Eridaniin supervoid
wikipedia.org
Predpokladá sa, že tento názov nie je spájaný ani tak s „geometriou“javu, ale s vplyvom, ktorý môže mať tento jav na súčasné prevládajúce predstavy o vesmíre. Americký prezident George W. Bush okrem iného pred niekoľkými rokmi zaviedol rovnaký výraz vo vzťahu ku krajinám, ktoré podľa USA sponzorujú medzinárodný terorizmus a predstavujú hrozbu pre mier a stabilitu na planéte.
Je potrebné poznamenať, že náš vesmír má určitú nehomogenitu a anizotropiu. Inak by neexistovali galaxie, hviezdy ani planéty. A nakoniec aj vy a ja. Všetko sú to odchýlky od homogenity vesmíru. Kozmologický princíp platí pre veľmi veľké váhy, ktoré presahujú veľkosť zhluku galaxií. Hovoríme o stovkách miliónov svetelných rokov. V menšom rozsahu je nehomogenita možná v dôsledku kvantových výkyvov spôsobených Veľkým treskom.
Mageiju, pozorujúc „teplé“(oranžové) a „studené“(modré) oblasti fluktuácií mikrovlnného žiarenia pozadia, urobil zaujímavý objav. Zistil, že ani na najväčších mierkach nie sú fluktuácie reliktného žiarenia (teplotné výkyvy) náhodne lokalizované, ale relatívne usporiadané.
Samostatným príkladom takéhoto prejavu anizotropie je reliktné chladné miesto v súhvezdí Eridanus. Tu je mikrovlnné žiarenie výrazne nižšie ako v okolitých oblastiach. Eridani Supervoid má takmer miliardu svetelných rokov a má oveľa menej hviezd, plynu a galaxií ako obvykle.
Neexistuje presné pochopenie toho, čo mohlo spôsobiť takúto otvorenú dieru. Profesorka Laura Mersini-Houghton z University of North Carolina podáva toto fascinujúce vysvetlenie: „Toto je určite odtlačok iného vesmíru, ktorý presahuje náš vlastný.““
Zdalo sa?
A v roku 2009 ESA vypustila na obežnú dráhu vyspelejší Planckov ďalekohľad. Kozmická loď mala na palube dva prístroje na štúdium oblohy: nízkofrekvenčný prijímač pokrývajúci frekvenčný rozsah od 30 do 70 GHz, ktorý zodpovedá vlnovým dĺžkam od asi 4 do 10 mm, a vysokofrekvenčný prijímač s frekvenciou od 100 do 857 GHz a vlnovými dĺžkami od 0, 35 až 1 mm. Zhromaždené žiarenie je zamerané na prístroje pomocou sústavy dvoch zrkadiel - hlavného s rozmermi 1,9 x 1,5 m a sekundárneho s veľkosťou 1,1 x 1,0 m. Prijímače ďalekohľadu boli ochladené na takmer absolútnu nulu a pracovali pri teplote –273, 05 ° C, to znamená 0,1 ° C nad absolútnou nulou. Pozorovanie oblohy „Planck“pokračovalo až do vyčerpania tekutého hélia v januári 2012, ktoré ochladilo prijímače.
Ďalekohľad "Planck" v Lagrangeovom bode L2 systému Slnko - Zem
popsci.com
Musel vyvrátiť výsledky získané WMAP, alebo ich naopak potvrdiť. A prvá analýza získaných údajov, uskutočnená v roku 2013, ukázala, že „os zla“vo vesmíre skutočne existuje. Ale v tom čase ešte neboli zverejnené všetky údaje prijaté kozmickou loďou.
Iba minulý rok tím vedcov z University College London (UCL) a Imperial College London na základe výsledkov analýzy kompletného súboru údajov z ďalekohľadu zistil, že skutočne neexistuje žiadna „os“. Údaje získané z ďalekohľadu v rokoch 2009 až 2013 boli analyzované pomocou superpočítača. Výsledky analýzy ukázali: Vesmír je izotropný. Štúdia britských astronómov bola zverejnená v máji 2016 vo vestníku Physical Review Letters.
Daniela Saadeh, výskumná kozmologička na Katedre fyziky a astronómie na University College London, ktorá sa štúdie zúčastnila, neskrýva svoju radosť: „Môžeme povedať, že sme zachránili kozmológiu pred úplnou revíziou.“
Vo vysvetlení zistení štúdie zverejnených na webovej stránke univerzity Daniela vysvetľuje: „Výsledky štúdie sú najlepším dôkazom toho, že vesmír je vo všetkých smeroch rovnaký. Naše súčasné chápanie štruktúry vesmíru je založené na predpoklade, že nepreferuje jeden smer pred druhým. Musíte však pochopiť, že Einsteinova teória relativity v zásade nepopiera možnosť existencie nevyváženého priestoru. Vesmíry, ktoré sa krútia alebo preťahujú, môžu dobre existovať, takže je veľmi dôležité, aby to tak nebolo v našom prípade. Aj keď to, samozrejme, nemôžeme úplne vylúčiť, ale naše výpočty naznačujú, že pravdepodobnosť tohto je iba jedna zo 121 000. “
Skenovanie nebeskej sféry pomocou Planckovho ďalekohľadu
esa.int
Sergej Sobol