Čini se da je moderno razumijevanje strukture Svemira već dobro uspostavljeno i općenito prihvaćeno. Ali s vremena na vrijeme mora se braniti od takozvanih anomalija, neobjašnjivih odstupanja od norme koja dovode u pitanje standardni model. Razgovarajmo danas o tome kako je čudan kozmološki fenomen po svojoj prirodi i nekom sticaju okolnosti nazvan "Os Zla" gotovo razbio modernu kozmologiju.
Odjek Velikog praska
Zemlja gleda u nebo tisućama teleskopskih očiju. Još nekoliko desetaka nalazi se u orbiti. Prvi teleskopi bili su optički i bili su dizajnirani za promatranje svjetlosnog dijela spektra elektromagnetskog zračenja, koji je dostupan ljudskom oku. Moderni zaviruju u prostor bez dna i promatraju njegove objekte u čitavom spektru elektromagnetskog zračenja. Uzmimo, na primjer, svemirsku zvjezdarnicu Swift. Dizajniran je za registraciju i promatranje kozmičkih provala gama-zraka - gigantskih naleta energije uočenih u udaljenim galaksijama. Kratkovalno gama zračenje smjestite na sam početak elektromagnetskog spektra. Ruska zvjezdarnica u orbiti Radioastron proučava crne rupe i neutronske zvijezde u radijskom opsegu, bliže drugom kraju spektra.
Neke su zvjezdarnice u orbiti poznatije, neke manje. Na vrhu ocjene popularnosti je svemirski teleskop Hubble koji je u orbiti 27 godina. Proučava prostor u vidljivom, ultraljubičastom i infracrvenom opsegu. Kepler je također nadaleko poznat, opremljen superosjetljivim fotometrom koji radi u opsegu 430–890 nm (vidljivi i infracrveni rasponi) i sposoban istodobno promatrati oscilacije svjetline 145 000 zvijezda.
Ali među njima postoje orbitalne zvjezdarnice, čija glavna svrha nisu pojedinačne zvijezde, planeti ili galaksije, već sam Svemir. Svrha njihovog pronalaska u orbiti je pomoći astronomima da razumiju strukturu našeg Svemira, da pokušaju razumjeti njegovu povijest. A možda i vidjeti kroz zid nevjerojatnih daljina i drugih svemira.
Osmatračnica WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) pokrenula je NASA u lipnju 2001. godine. Uređaj je bio namijenjen proučavanju pozadinskog reliktnog zračenja, nastalog kao rezultat Velikog praska. Do listopada 2010. bilo je 1,5 milijuna km od Zemlje u orbiti u blizini Lagrangeove točke L2 sustava Sunce - Zemlja. U razdoblju od 2001. do 2009. skenirao je nebesku sferu i prenosio rezultate promatranja na Zemlju. Na temelju podataka dobivenih teleskopom sastavljena je detaljna radio karta neba na nekoliko elektromagnetskih valnih duljina: od 1,4 cm do 3 mm, što odgovara opsegu mikrovalnih pećnica.
Reliktno zračenje ispunjava Svemir ravnomjerno. Ovo pozadinsko mikrovalno zračenje, nastalo u doba primarne rekombinacije vodika, svojevrsni je "odjek" Velikog praska. Ima visok stupanj izotropije, odnosno ujednačenosti u svim smjerovima. Njegov spektar zračenja odgovara spektru zračenja apsolutno crnog tijela s temperaturom 2,72548 ± 0,00057 K. Maksimalno zračenje pada na elektromagnetske valove duljine 1,9 mm i frekvencije 160,4 GHz (mikrovalno zračenje). Ne ulazeći u detalje, na skali elektromagnetskog zračenja nalazi se između toplinskog infracrvenog zračenja i frekvencija staničnih komunikacija, radijskog i televizijskog emitiranja. Zračenje mikrovalne pozadine je izotropno s točnošću od 0,01%. Upravo to ukazuje na izmjenu "toplih" narančastih i "hladnih" plavih područja na radio kartama svemirskih letjelica. Ima malu anizotropiju.
Promotivni video:
2010. godine zvjezdarnica je završila svoju misiju. Baš kao što je WMAP svojedobno zamijenio zvjezdarnicu Cosmic Background Explorer (COBE), poznatu i kao Explorer 66, a zamijenio ga je osjetljiviji i moderniji Europski opservatorij Planck smješten na istoj točki L2 … Planck ima veću osjetljivost i širi frekvencijski raspon.
Usporedba rezultata COBE-a, WMAP-a i Plancka. Ilustracija koliko se razlikuju osjetljivost njihovih mjernih instrumenata
wikipedia.org
Proboden osom
Glavna odredba moderne kozmologije, na kojoj se temelji većina modernih modela strukture Svemira, je takozvani kozmološki princip. Prema njemu, u isto vrijeme, svaki promatrač, ma gdje bio i u kojem god smjeru pogledao, u prosjeku će pronaći istu sliku u Svemiru.
Ova neovisnost od mjesta promatranja, jednakosti svih točaka u prostoru naziva se homogenost. A neovisnost od smjera promatranja, odsutnost željenog smjera u prostoru, odnosno činjenica da Svemir ne preferira jedan smjer u odnosu na drugi, je izotropija. A njegovo odsustvo je anizotropija.
Sve bi bilo u redu, ali tek u procesu obrade podataka dobivenih sondom WMAP, doneseni su zaključci upravo o takvoj anizotropiji Svemira. Rezultati analize podataka pokazali su prisutnost u prostoru određenog proširenog područja oko kojeg se odvija orijentacija cjelokupne strukture Svemira. Odnosno, u svemiru još uvijek postoji pravac u kojem su galaksije i veliki svemirski objekti poredani. Ovaj fenomen, sposoban razbiti suvremeni koncept svemira, nazvan je "osom zla". Sam pojam skovao je portugalski fizičar i kozmolog João Magueijo koji je radio u Velikoj Britaniji.
Plava područja su najhladnija, narančasta su "najtoplija". Bijela crta - "Os zla". Obrisi ovalnog oblika - Eridanijev Supervoid
wikipedia.org
Vjeruje se da je ovaj naziv povezan ne toliko s "geometrijom" fenomena, koliko s utjecajem koji taj fenomen može imati na trenutne prevladavajuće ideje o Svemiru. Između ostalog, nekoliko godina ranije, američki predsjednik George W. Bush uveo je isti izraz u odnosu na zemlje koje, prema SAD-u, sponzoriraju međunarodni terorizam i predstavljaju prijetnju miru i stabilnosti na planetu.
Treba napomenuti da naš Svemir ima određenu nehomogenost i anizotropiju. Inače ne bi bilo galaksija, zvijezda, planeta. I, na kraju, i ti i ja. Sve su to odstupanja od homogenosti svemira. Kozmološki princip odnosi se na vrlo velike razmjere, daleko veće od jata galaksije. Govorimo o stotinama milijuna svjetlosnih godina. U manjim razmjerima moguća je nehomogenost kao posljedica kvantnih fluktuacija uzrokovanih Velikim praskom.
Mageiju, promatrajući "toplo" (narančasto) i "hladno" (plavo) područje fluktuacija pozadinskog zračenja mikrovalne pećnice, donio je zanimljivo otkriće. Otkrio je da čak i na najvećim skalama fluktuacije reliktnog zračenja (temperaturne fluktuacije) nisu nasumično locirane, već relativno poredane.
Zasebni primjer takve manifestacije anizotropije je relikvijsko hladno mjesto u zviježđu Eridanus. Ovdje je mikrovalno zračenje znatno niže nego u okolnim područjima. Gotovo milijardu svjetlosnih godina u širini, Eridani Supervoid ima mnogo manje zvijezda, plina i galaksija nego inače.
Ne postoji točno razumijevanje što je moglo prouzročiti tako zjapeću rupu. Profesorica Laura Mersini-Houghton sa Sveučilišta Sjeverne Karoline daje ovo fascinantno objašnjenje: "Ovo je definitivno otisak drugog svemira izvan našega."
Činilo se?
A 2009. ESA je lansirala u orbitu napredniji planckovski teleskop. Svemirska letjelica imala je na brodu dva instrumenta za proučavanje neba: niskofrekventni prijamnik koji pokriva frekvencijski raspon od 30 do 70 GHz, što odgovara valovima od približno 4 do 10 mm, i visokofrekventni prijemnik s frekvencijom od 100 do 857 GHz i valnom duljinom 0, 35 do 1 mm. Prikupljeno zračenje usmjereno je na instrumente sustavom od dva zrcala - glavno, dimenzija 1,9 puta 1,5 m, i sekundarno, čija je veličina 1,1 x 1,0 m. Prijemnici teleskopa ohlađeni su na gotovo apsolutnu nulu, radeći na temperaturi od –273, 05 ° C, odnosno 0,1 ° C iznad apsolutne nule. Promatranje neba "Planck" nastavilo se sve do iscrpljivanja tekućeg helija u siječnju 2012., hlađenja prijemnika.
Teleskop "Planck" u Lagrangeovoj točki L2 sustava Sunce - Zemlja
popsci.com
Morao je opovrgnuti rezultate dobivene WMAP-om ili ih, naprotiv, potvrditi. I prva analiza dobivenih podataka, provedena 2013. godine, pokazala je da "Os zla" u Svemiru zaista postoji. Ali u to vrijeme svi podaci koje je letjelica primila još nisu bili objavljeni.
Tek je prošle godine tim istraživača sa Sveučilišnog koledža u Londonu (UCL) i Imperial Collegea u Londonu, na temelju rezultata analize cjelovitog skupa podataka iz teleskopa, utvrdio da ne postoji stvarna "os". Podaci dobiveni teleskopom između 2009. i 2013. analizirani su pomoću superračunala. Rezultati analize pokazali su: Svemir je izotropan. Studija britanskih astronoma objavljena je u svibnju 2016. u izdanju Physical Review Letters.
Daniela Saadeh, istraživačica kozmolog s Odjela za fiziku i astronomiju Sveučilišnog koledža u Londonu, koja je sudjelovala u istraživanju, ne krije radost: "Možete reći da smo spasili kozmologiju od potpune revizije."
U objašnjenju nalaza studije objavljenom na web stranici fakulteta, Daniela objašnjava: „Rezultati studije najbolji su dokaz da je svemir isti u svim smjerovima. Naše se trenutno razumijevanje strukture svemira temelji na pretpostavci da ne preferira jedan smjer u odnosu na drugi. Ali morate shvatiti da Einsteinova teorija relativnosti u principu ne poriče mogućnost postojanja neuravnoteženog prostora. Svemiri koji se vrte ili istežu mogu postojati, pa je vrlo važno da to nije slučaj u našem slučaju. Iako to, naravno, ne možemo u potpunosti isključiti, ali naši izračuni pokazuju da je vjerojatnost za to samo jedna od 121.000.
Skeniranje nebeske sfere Planckovim teleskopom
esa.int
Sergey Sobol
