Kryptis yra kažkas, prie ko mes, žmonės, esame įpratę. Gyvendami draugiškoje antžeminėje aplinkoje, esame įpratę matyti dalykus aukštyn ir žemyn, kairėn ir dešinėn, pirmyn ar atgal. O mūsų orientacinis rėmas yra fiksuotas ir nesikeičia, nebent mes judame ar judame. Tačiau kalbant apie kosmologiją, viskas pasidaro šiek tiek sudėtingesnė.
Kosmologai ilgą laiką laikėsi nuomonės, kad Visata yra vienalytė ir izotropinė - t. Y. Iš esmės ta pati visomis kryptimis. Šia prasme, kalbant apie kosmosą, nėra „aukštyn“ ar „žemyn“, yra tik santykiniai atskaitos taškai. Ir dėka naujojo Londono universiteto koledžo tyrėjų tyrimo paaiškėjo, kad ši nuomonė yra teisinga.
Tyrimo, pavadinto „Kaip izotropinė yra Visata?“ Tikslais, tyrėjų komanda panaudojo kosminio mikrobangų fono (CMB) - šiluminės spinduliuotės, likusios iš Didžiojo sprogimo, tyrimo duomenis. Šiuos duomenis EKA „Planck“ erdvėlaivis gavo 2009–2013 m.
Tada komanda išanalizavo tai naudodama superkompiuterį, kad nustatytų, ar nėra poliarizacijos modelių, kurie parodytų, ar erdvė turi „pasirinktą plėtimosi kryptį“. Šio testo tikslas buvo išsiaiškinti, ar viena iš pagrindinių prielaidų, kuriomis grindžiamas plačiausiai priimtas kosmologinis modelis, iš tikrųjų yra teisinga.
Pirmoji iš šių prielaidų yra ta, kad Visatą sukūrė Didysis sprogimas, kuris remiasi atradimu, kad Visata yra išsiplėtimo būsena, ir kosminio mikrobangų fono atradimu. Antra prielaida yra ta, kad erdvė yra vienalytė ir iztropinė, tai reiškia, kad nėra didelių skirtumų paskirstant materiją didelėmis skalėmis.
Šis įsitikinimas, dar žinomas kaip kosmologinis principas, iš dalies grindžiamas Koperniko principu (kuriame teigiama, kad Žemė neturi ypatingos vietos Visatoje) ir Einšteino reliatyvumo teorijai - kuri parodė, kad bet kurios sistemos inercijos matavimas yra santykinis. stebėtojui.
Ši teorija visada turėjo savo trūkumų, nes materija aiškiai nėra tolygiai paskirstoma mažesniais masteliais (t. Y. Žvaigždžių sistemos, galaktikos, galaktikų sankaupos ir kt.). Tačiau kosmologai dėl to ginčijosi sakydami, kad mažo masto svyravimai atsiranda dėl kvantinių svyravimų, įvykusių ankstyvojoje Visatoje, ir kad didelio masto struktūra yra vienalytė.
Ieškodami seniausios Visatos šviesos svyravimų, mokslininkai bandė nustatyti, ar tai iš tikrųjų teisinga. Per pastaruosius trisdešimt metų tokio tipo matavimai buvo atlikti keliose misijose, tokiose kaip „Cosmic Background Explorer“ (COBE) misija, „Wilkinson“ mikrobangų anizotropijos zondas (WMAP) ir „Planck“ erdvėlaivis.
UCL tyrimų komanda, kuriai vadovavo Daniela Saadeh ir Stephen Feeney, pažvelgė į dalykus šiek tiek kitaip. Užuot ieškoję disbalanso mikrobangų fone, jie ieškojo požymių, patvirtinančių, kad kosmosas gali pasirinkti pasirinktą plėtimosi kryptį, ir kaip jie gali įspausti CMB.
Kaip Daniela Saadeh - UCL doktorantė ir pagrindinė rašytoja - papasakojo „Space Magazine“ el. Paštu:
„Mes analizavome kosminio mikrobangų fono (CMB), relikvinės radiacijos iš Didžiojo sprogimo, temperatūrą ir poliarizaciją, naudodamiesi„ Planck “misijos duomenimis. Palyginome tikrąjį CMB su mūsų prognozėmis, kaip jis atrodytų anizotropinėje visatoje. Po šios paieškos mes padarėme išvadą, kad šių modelių nėra įrodymų ir kad prielaida, jog Visata yra izotropinė didelėmis masteliais, yra gera “.
Iš esmės jų rezultatai parodė, kad yra tik 1 iš 121 000 tikimybės, kad Visata yra anizotropinė. Kitaip tariant, įrodymai rodo, kad Visata tolygiai plėtėsi visomis kryptimis, taigi buvo pašalintos bet kokios abejonės dėl to, ar jos realiai reaguoja į didelę kryptį.
Tam tikra prasme tai šiek tiek nuvilia, nes visuma, kuri nėra homogeninė ir ta pati visomis kryptimis, leistų rasti Einšteino lauko lygčių sprendimų rinkinį. Šios lygtys savaime neįtakoja erdvės laiko simetrijos, tačiau standartinis modelis (kurio dalis jie yra) priima homogeniškumą kaip tam tikrą duotą pobūdį.
Šie sprendimai žinomi kaip „Bianchi“ modeliai, kuriuos XIX amžiaus pabaigoje pasiūlė italų matematikas Luigi Bianchi. Šios algebrinės teorijos, kurios gali būti pritaikytos erdviniam erdvėlaikiui, yra gaunamos mažiau ribojant, taigi leidžia sukurti anizotropinę Visatą.
Kita vertus, Saadeh, Feeney ir jų kolegų atliktas tyrimas parodė, kad viena iš pagrindinių prielaidų, kuriomis remiasi mūsų dabartiniai kosmologiniai modeliai, iš tikrųjų yra teisinga. Tai darydami jie taip pat suteikė poreikį priartėti prie ilgalaikių diskusijų.
„Per pastaruosius dešimt metų vyko daug diskusijų apie tai, ar CMB nebuvo didelio masto anizotropijos požymių“, - sakė D. Saadeh. „Jei Visata būtų anizotropinė, mums reikėtų peržiūrėti daugybę mūsų skaičiavimų apie jos istoriją ir turinį. Aukštos kokybės „Planck“ duomenys suteikė puikią galimybę atlikti šį standartinio kosmologijos modelio sveikatos patikrinimą, o gera žinia yra tai, kad jis yra saugus. “
Taigi kitą kartą, kai atsiversite pažvelgę į naktinį dangų, atsiminkite ... tai prabanga, kurią turite tik stovėdami žemėje. Čia yra visas „svarbiausias kamuolys“! Taigi mėgaukitės šiuo dalyku, kurį vadiname „kryptimi“, kada ir kur galite.
Ir būtinai peržiūrėkite šią UCL komandos sukurtą animaciją, kuri iliustruoja „Planck“ misijos CMB duomenis:
