Kuvaluotto: RAS
Viime vuosina tähtitieteilijät ovat saaneet yksityiskohtaiset mittaukset kosmisesta mikroaaltosäteilystä - 'kaiusta' maailmankaikkeuden syntymästä Ison räjähdyksen aikana.
Nämä tulokset näyttävät osoittavan huomattavalla tarkkuudella, että maailmankaikkeuttamme hallitsevat salaperäiset 'kylmä pimeä aine' ja 'pimeä energia'. Mutta nyt ryhmä Ison-Britannian tähtitieteilijöitä on löytänyt todisteita siitä, että alkeelliset mikroaaltokaikuja on ehkä muutettu tai "vioittunut" heidän 13 miljardin vuoden matkansa kohti maata.
Professorin Tom Shanksin johtaman Durhamin yliopiston ryhmän tulokset perustuvat NASA: n Wilkinson-mikroaaltouuni-anisotrooppisen koettimen (WMAP) satelliitin uuteen tietoanalyysiin.
Ryhmä on havainnut, että lähellä olevat galaksiklusterit näyttävät sijaitsevan taivaan alueilla, joilla mikroaaltolämpötila on keskimääräistä alhaisempi. Tämä käyttäytyminen voitaisiin ottaa huomioon, jos galaksiklusterien kuuma kaasu on ollut vuorovaikutuksessa Big Bang -fotonien kanssa, kun ne ohittivat, ja korruptoivat informaation, joka sisältyy alkuperäisen tulipallokaikuun. Venäläiset fyysikot R. A. Sunyaev ja Ya. B. Zeldovich ennusti tällaista vaikutusta 1970-luvun alkupuolella, pian kosmisen mikroaaltosäteilyn havaitsemisen jälkeen.
Tämä Sunyaev-Zeldovich -vaikutus on aikaisemmin nähty tapauksissa, joissa on havaittu yksityiskohtaisia mikroaaltouuni-taustatapoja muutaman rikkaan galaksiklusterin läheisyydessä, ja WMAP-ryhmä on itse ilmoittanut näkevänsä vaikutuksen omissa tiedoissaan lähellä klusterikeskuksia.
Nyt Durham-ryhmä on löytänyt todisteita siitä, että klustereissa oleva kuuma kaasu voi vaikuttaa mikroaaltouunnan taustakarttoihin, joka on melkein yhden asteen säteellä galaksiklusterikeskuksista, mikä on paljon suurempi alue kuin aiemmin havaittiin. Tämä viittaa siihen, että ”klusteriklusterien” tai “superklustereiden” sijainti voi myös osua samaan aikaan viileämpien pisteiden kanssa mikroaaltouunnan taustan heilahteluissa.
"Mikroaaltotaustosäteilyn fotonit hajaantuvat elektroneilla läheisiin klustereihin", professori Shanks sanoi. "Tämä aiheuttaa tärkeitä muutoksia säteilyyn siihen mennessä, kun se saavuttaa meille."
"Jos myös galaksin klustereilla, jotka sijaitsevat usean miljardin valovuoden päässä maasta, on sama vaikutus, meidän on harkittava, onko tarpeen muuttaa tulkintamme mikroaaltotaustosäteilyn satelliittikartoista."
Jos Durhamin tulos vahvistetaan, seuraukset kosmologialle voivat olla erittäin merkittäviä. Pimeän energian ja tumman aineen allekirjoitus on mikroaaltouuni-taustalla havaittujen aaltojen yksityiskohtaisessa rakenteessa, pienissä lämpötilanvaihteluissa, jotka syntyivät aikaan, kun maailmankaikkeuden säde oli tuhat kertaa pienempi kuin nykyään.
Jos viimeaikaisessa prosessissa, kauan galaksien ja galaksiklusterien muodostumisen jälkeen, tämä perimmäinen malli on vioittunut, niin se parhaimmillaan vaikeuttaa mikroaaltokaikujen tulkintaa ja pahimmassa tapauksessa alkaa heikentää aikaisempaa näyttöä sekä pimeää energiaa että kylmää pimeää ainetta.
"Tämän upean WMAP-tiedon voima on se, että se osoittaa, että mikroaaltotaustan" kaiku "tulkitseminen voi olla vähemmän suoraviivaista kuin aiemmin ajateltiin", sanoi ryhmän jäsen Sir Arnold Wolfendale (aiemmin tähtitieteellinen kuninkaallinen).
WMAP-ryhmä on jo ilmoittanut, että galaksin muodostumisprosessi on vaarassa vaarantaa Big Bangin mikroaaltokaikujen mittaukset universumin historian välivaiheessa. He esittivät todisteita siitä, että ensisyntyneiden tähtien, galaksien ja kvasaarien lämmittämä kaasu on saattanut myös vioittaa mikroaaltosignaalin, kun maailmankaikkeus oli 10 tai 20 kertaa pienempi kuin nykyään. Siksi sekä WMAP: n että Durhamin tulokset viittaavat siihen, että Ison räjähdyksen mikroaaltokaiku on joutunut joutumaan pääsemään läpi paljon enemmän esteitä matkallaan Maahan kuin aikaisemmin ajateltiin, mistä seuraa, että alkeissignaali voi vääristyä.
"Tuloksemme voivat viime kädessä heikentää uskoa siihen, että maailmankaikkeutta hallitsee vaikeasti saavutettavissa oleva kylmän pimeän ainepartikkeli ja vielä arvoituksellisempi tumma energia", sanoi professori Shanks.
Vaikka havainnolliset todisteet kosmologian standardimallista ovat edelleen vahvat, malli sisältää todella epämiellyttäviä näkökohtia. Ne syntyvät ensinnäkin, koska se perustuu kahteen kappaleeseen "löytämättömää fysiikkaa" - kylmää pimeää ainetta ja pimeää energiaa - joista kumpaakaan ei ole havaittu laboratoriossa. Näiden kahden uuden komponentin käyttöönotto lisää todellakin vakiintuneen Big Bang -inflaatiomallin monimutkaisuutta.
Pimeän energian ongelmat ovat erityisen syviä: esimerkiksi sen havaittu tiheys on niin pieni, että se voi olla kvantti-mekaanisesti epävakaa. Se aiheuttaa ongelmia myös kvanttigravitaation teorioille, jotka viittaavat siihen, että voimme elää universumissa, jolla on 10 tai 11 ulottuvuutta, ne kaikki kutistuvat, lukuun ottamatta kolmea avaruusalueella ja yksi ajassa.
Siksi monet teoreetikot haluaisivat paeta reittiä nykypäivän standardi-kosmologiamallista, ja on vielä nähtävissä, kuinka pitkälle Durhamin ryhmän käsittelemät havainnot menevät tähän suuntaan. Mutta jos ne ovat oikein, he viittaavat siihen, että huhut siitä, että elämme "tarkkuuskosmologian uudessa aikakaudella", voivat osoittautua ennenaikaisiksi!
Alkuperäinen lähde: RAS-lehdistötiedote
