Изглежда, че съвременното разбиране за структурата на Вселената вече е добре установено и общоприето. Но от време на време трябва да се защитава срещу така наречените аномалии, необясними отклонения от нормата, които поставят под въпрос стандартния модел. Нека да поговорим днес за това как един странен космологичен феномен по своята същност и по някакво стечение на обстоятелствата, наречен „Оста на злото“, почти е разбил съвременната космология.
Ехо от Големия взрив
Земята гледа в небето с хиляди телескопични очи. Още няколко десетки са поставени в орбита. Първите телескопи са оптични и са проектирани да наблюдават светлата част от спектъра на електромагнитното излъчване, която е достъпна за човешкото око. Съвременните надничат в бездънното пространство и наблюдават обектите му в целия спектър на електромагнитното излъчване. Вземете например космическата обсерватория Суифт. Той е предназначен да регистрира и наблюдава космически изблици на гама-лъчи - гигантски изблици на енергия, наблюдавани в далечни галактики. Поставете късо вълново гама лъчение в самото начало на електромагнитния спектър. Руската орбитална обсерватория Radioastron изследва черни дупки и неутронни звезди в радиообхвата, по-близо до другия край на спектъра.
Някои орбитални обсерватории са по-известни, други по-малко. Начело на класацията за популярност е космическият телескоп Хъбъл, който е в орбита от 27 години. Той изучава космоса във видимия, ултравиолетовия и инфрачервения диапазон. Kepler също е широко известен, снабден със свръхчувствителен фотометър, работещ в диапазона 430–890 nm (видими и инфрачервени диапазони) и способен едновременно да наблюдава колебанията на яркостта на 145 000 звезди.
Но сред тях има орбитални обсерватории, чиято основна цел не са отделни звезди, планети или галактики, а самата Вселена. Целта на намирането им в орбита е да помогне на астрономите да разберат структурата на нашата Вселена, да се опитат да разберат нейната история. И може би, и да видите през стената на невероятни разстояния и други вселени.
Стартирана от НАСА през юни 2001 г., обсерваторията WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) е една от тях. Устройството е проектирано да изследва фоновото реликтово лъчение, което се е образувало в резултат на Големия взрив. До октомври 2010 г. той е бил на 1,5 милиона км от Земята в орбита близо до точка Лагранж L2 на системата Слънце-Земя. В периода от 2001 до 2009 г. той сканира небесната сфера и предава резултатите от наблюденията на Земята. Въз основа на данните, получени от телескопа, е съставена подробна радиокарта на небето при няколко електромагнитни дължини на вълните: от 1,4 cm до 3 mm, което съответства на микровълновия обхват.
Реликтовата радиация изпълва Вселената равномерно. Това фоново микровълново лъчение, възникнало в ерата на първичната водородна рекомбинация, е своеобразно „ехо“на Големия взрив. Той има висока степен на изотропия, тоест еднородност във всички посоки. Неговият радиационен спектър съответства на радиационния спектър на абсолютно черно тяло с температура 2,72548 ± 0,00057 К. Максималната радиация пада върху електромагнитни вълни с дължина 1,9 mm и честота 160,4 GHz (микровълново лъчение). Без да навлизаме в подробности, по скалата на електромагнитното излъчване тя е между термичното инфрачервено лъчение и честотите на клетъчните комуникации, радио и телевизионно излъчване. Микровълновото фоново излъчване е изотропно с точност до 0,01%. Точно това показва редуването на „топли“оранжеви и „студени“сини области на радиокартите на космическите кораби. Има известна анизотропия в малък мащаб.
Промоционално видео:
През 2010 г. обсерваторията изпълни своята мисия. Точно както веднъж WMAP замени обсерваторията на космическия фон Explorer (COBE), известна също като Explorer 66, и тя беше заменена от по-чувствителната и модерна европейска обсерватория Planck, разположена в същата точка L2 … Planck има по-висока чувствителност и по-широк честотен диапазон.
Сравнение на резултатите от COBE, WMAP и Planck. Илюстрация за това колко различна е чувствителността на техните измервателни уреди
wikipedia.org
Пробит от оста
Основната разпоредба на съвременната космология, на която се основават повечето съвременни модели на устройството на Вселената, е така нареченият космологичен принцип. Според него в един и същ момент във времето всеки наблюдател, където и да се намира и в която и посока да погледне, ще открие средно една и съща картина във Вселената.
Тази независимост от мястото на наблюдение, равенството на всички точки в пространството се нарича хомогенност. А независимостта от посоката на наблюдение, отсъствието на предпочитана посока в пространството, тоест фактът, че Вселената не предпочита една посока пред друга, е изотропия. А липсата му е анизотропия.
Всичко би било наред, но само в процеса на обработка на данните, получени от сондата WMAP, бяха направени изводи за точно такава анизотропия на Вселената. Резултатите от анализа на данните показаха присъствието в пространството на определен разширен регион, около който се извършва ориентацията на цялата структура на Вселената. Тоест в космоса все още има посока, в която се нареждат галактики и големи космически обекти. Този феномен, способен да наруши съвременната концепция за Вселената, беше наречен „Оста на злото“. Самият термин е измислен от португалския физик и космолог Жоао Магейо, работещ във Великобритания.
Сините области са най-студените, а оранжевите са „най-топлите“. Бяла линия - „Оста на злото“. Очертан с овал - Supervoid на Eridani
wikipedia.org
Смята се, че това име се свързва не толкова с „геометрията“на явлението, а с влиянието, което явлението може да окаже върху настоящите преобладаващи идеи за Вселената. Освен всичко друго, няколко години по-рано президентът на САЩ Джордж Буш въведе същия термин по отношение на държави, които според САЩ спонсорират международния тероризъм и представляват заплаха за мира и стабилността на планетата.
Трябва да се отбележи, че нашата Вселена има известна нехомогенност и анизотропия. В противен случай нямаше да има галактики, звезди, планети. И в крайна сметка, ти и аз също. Всичко това са отклонения от хомогенността на Вселената. Космологичният принцип се прилага за много големи мащаби, далеч над размерите на галактически клъстер. Говорим за стотици милиони светлинни години. В по-малък мащаб нехомогенността е възможна като последица от квантовите колебания, причинени от Големия взрив.
Mageiju, наблюдавайки "топлите" (оранжеви) и "студените" (сини) области на колебания на микровълновото фоново лъчение, направи интересно откритие. Той открива, че дори в най-големите мащаби колебанията на реликтното излъчване (температурни колебания) не са случайно разположени, а относително подредени.
Отделен пример за такава проява на анизотропия е реликтово студено петно в съзвездието Еридан. Тук микровълновото лъчение е значително по-ниско, отколкото в околните райони. Близо един милиард светлинни години, Eridani Supervoid има много по-малко звезди, газ и галактики от обикновено.
Няма точно разбиране за това какво би могло да причини такава зееща дупка. Професор Лора Мерсини-Хоутън от Университета на Северна Каролина дава това завладяващо обяснение: "Това определено е отпечатък на друга вселена извън нашата собствена."
Изглежда?
И през 2009 г. ESA пусна в орбита по-модерния телескоп Planck. На борда на кораба имаше два инструмента за изследване на небето: нискочестотен приемник, обхващащ честотния диапазон от 30 до 70 GHz, което съответства на дължини на вълните от около 4 до 10 mm, и високочестотен приемник с честота от 100 до 857 GHz и дължини на вълните от 0, 35 до 1 мм. Събраната радиация се фокусира върху инструментите чрез система от две огледала - основното, с размери 1,9 на 1,5 м, и вторичното, чийто размер е 1,1 на 1,0 м. Приемниците на телескопа бяха охладени до почти абсолютна нула, работещи при температура –273, 05 ° C, т.е. 0,1 ° C над абсолютната нула. Наблюдението на небето "Planck" продължи до изчерпването на течния хелий през януари 2012 г., охлаждайки приемниците.
Телескоп "Планк" в точка Лагранж L2 на системата Слънце - Земя
popsci.com
Той трябваше да опровергае резултатите, получени от WMAP, или, напротив, да ги потвърди. И първият анализ на получените данни, извършен през 2013 г., показа, че „Оста на злото“във Вселената наистина съществува. Но по това време всички данни, получени от космическия кораб, все още не бяха публикувани.
Едва миналата година екип от изследователи от University College London (UCL) и Imperial College London, въз основа на резултатите от анализ на пълен набор от данни от телескоп, установи, че няма реална „ос“. Данните, получени от телескопа между 2009 и 2013 г., бяха анализирани с помощта на суперкомпютър. Резултатите от анализа показаха: Вселената е изотропна. Проучването на британските астрономи е публикувано през май 2016 г. от Physical Review Letters.
Даниела Сааде, космолог-изследовател от Департамента по физика и астрономия в Университетския колеж в Лондон, която участва в изследването, не крие радостта си: „Можем да кажем, че спасихме космологията от цялостна ревизия“.
В обяснение на констатациите от изследването, публикувано на уебсайта на колежа, Даниела обяснява: „Резултатите от изследването са най-доброто доказателство, че Вселената е еднаква във всички посоки. Сегашното ни разбиране за структурата на Вселената се основава на предположението, че тя не предпочита една посока пред друга. Но трябва да разберете, че теорията на относителността на Айнщайн по принцип не отрича възможността за съществуване на небалансирано пространство. Вселените, които се въртят или разтягат, може да съществуват, така че е много важно това да не е така в нашия случай. Въпреки че, разбира се, не можем напълно да изключим това, но нашите изчисления показват, че вероятността за това е само една на 121 000."
Сканиране на небесната сфера с телескопа Планк
esa.int
Сергей Собол
