Źródło zdjęcia: RAS
W ostatnich latach astronomowie uzyskali szczegółowe pomiary kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła - „echa” od narodzin Wszechświata podczas Wielkiego Wybuchu.
Wyniki te wydają się wskazywać z niezwykłą precyzją, że nasz Wszechświat jest zdominowany przez tajemniczą „zimną ciemną materię” i „ciemną energię”. Ale teraz grupa brytyjskich astronomów znalazła dowody na to, że pierwotne echa mikrofalowe mogły zostać zmodyfikowane lub „uszkodzone” podczas ich 13 miliardowej podróży na Ziemię.
Wyniki zespołu z University of Durham, kierowanego przez profesora Toma Shanksa, są oparte na nowej analizie danych z satelity Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP).
Zespół odkrył, że pobliskie gromady galaktyk wydają się leżeć w obszarach nieba, w których temperatura mikrofal jest niższa niż średnia. To zachowanie można by wyjaśnić, gdyby gorący gaz w gromadach galaktyk oddziaływał z przechodzącymi fotonami Wielkiego Wybuchu i uszkadzał informacje zawarte w tym echu pierwotnej kuli ognia. Rosyjscy fizycy R. A. Sunyaev i Ya. B. Zeldowicz przewidział taki efekt na początku lat siedemdziesiątych, wkrótce po odkryciu kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła.
Ten efekt Sunyaeva-Zeldovicha zaobserwowano wcześniej w przypadku szczegółowych obserwacji tła mikrofalowego w pobliżu kilku bogatych gromad galaktyk, a sam zespół WMAP doniósł o widzeniu efektu we własnych danych, w pobliżu centrów gromad.
Teraz zespół Durham znalazł dowody na to, że gorący gaz w gromadach może wpływać na mapy tła mikrofalowego w promieniu prawie 1 stopnia od centrów gromad galaktyk, znacznie większym obszarze niż wcześniej wykryto. Sugeruje to, że pozycje „klastrów klastrów” lub „supergromad” mogą również pokrywać się z chłodniejszymi punktami na wzór fluktuacji tła mikrofalowego.
„Fotony w mikrofalowym promieniowaniu tła są rozpraszane przez elektrony w pobliskich skupiskach” - powiedział profesor Shanks. „To powoduje ważne zmiany w promieniowaniu, zanim do nas dotrze.”
„Jeśli gromady galaktyk znajdujące się kilka miliardów lat świetlnych od Ziemi również mają ten sam efekt, musimy rozważyć, czy konieczne jest zmodyfikowanie naszej interpretacji map satelitarnych mikrofalowego promieniowania tła”.
Jeśli wynik Durhama zostanie potwierdzony, konsekwencje dla kosmologii mogą być bardzo znaczące. Charakterystyka ciemnej energii i ciemnej materii polega na szczegółowej strukturze zmarszczek wykrytych w tle mikrofalowym, niewielkich zmianach temperatury, które powstały w czasie, gdy promień Wszechświata był tysiąc razy mniejszy niż obecnie.
Jeśli ten pierwotny wzór został uszkodzony przez procesy zachodzące w niedawnej przeszłości, długo po powstaniu galaktyk i gromad galaktyk, to w najlepszym wypadku skomplikuje interpretację echa mikrofalowego, aw najgorszym przypadku zacznie podważać poprzednie dowody zarówno ciemna energia, jak i zimna ciemna materia.
„Moc tych wspaniałych danych WMAP polega na tym, że wskazuje, że interpretacja„ echa ”mikrofalowego może być mniej prosta niż wcześniej sądzono”, powiedział członek zespołu Sir Arnold Wolfendale (wcześniej Astronomer Royal).
Zespół WMAP poinformował już, że ich pomiary echa mikrofalowego Wielkiego Wybuchu mogły zostać zakłócone przez proces powstawania galaktyk na pośrednim etapie historii Wszechświata. Przedstawili dowody na to, że gaz ogrzewany przez pierworodne gwiazdy, galaktyki i kwazary mogły również uszkodzić sygnał mikrofalowy, gdy Wszechświat był 10 lub 20 razy mniejszy niż obecnie. Zatem zarówno wyniki WMAP, jak i Durham sugerują, że echo mikrofalowe Wielkiego Wybuchu mogło musieć pokonać wiele innych przeszkód podczas podróży na Ziemię, niż wcześniej sądzono, z konsekwentnym możliwym zniekształceniem pierwotnego sygnału.
„Nasze wyniki mogą ostatecznie podważyć przekonanie, że Wszechświat jest zdominowany przez nieuchwytną cząstkę zimnej ciemnej materii i jeszcze bardziej zagadkową ciemną energię” - powiedział profesor Shanks.
Chociaż dowody obserwacyjne na standardowy model kosmologii pozostają silne, model ten zawiera bardzo niewygodne aspekty. Powstają one po pierwsze, ponieważ są oparte na dwóch elementach „nieodkrytej fizyki” - zimnej ciemnej materii i ciemnej energii - z których żadna nie została wykryta w laboratorium. Rzeczywiście, wprowadzenie tych dwóch nowych elementów znacznie zwiększa komplikację standardowego modelu inflacyjnego Wielkiego Wybuchu.
Problemy ciemnej energii są szczególnie głębokie: na przykład jej obserwowana gęstość jest tak mała, że może być kwantowo niestabilna mechanicznie. Stwarza to również problemy dla teorii grawitacji kwantowej, które sugerują, że możemy żyć we Wszechświecie o 10 lub 11 wymiarach, wszystkie skurczone, z wyjątkiem trzech w przestrzeni i jednego w czasie.
Wielu teoretyków chciałoby zatem drogi ucieczki od dzisiejszego standardowego modelu kosmologii i okaże się, jak daleko posuną się te obserwacje omówione przez grupę Durham w tym kierunku. Ale jeśli są poprawne, sugerują, że pogłoski o tym, że żyjemy w „Nowej Erze Precyzyjnej Kosmologii”, mogą okazać się przedwczesne!
Oryginalne źródło: RAS News Release
