Nämä neljä galaksiklusteria tutkittiin satojen joukossa suuressa tutkimuksessa testatakseen, onko maailmankaikkeus sama kaikissa suunnissa suuressa mittakaavassa. Tutkimustulokset viittaavat siihen, että "isotrooppisen" maailmankaikkeuden käsite ei välttämättä sovi täysin.
(Kuva: © NASA / CXC / Bonnin yksikkö / K. Migkas ym.)
Universumi ei välttämättä ole sama jokaisessa suunnassa.
Laajenemisnopeus universumi näyttää vaihtelevan paikasta toiseen, uusi tutkimus raportoi. Jos tämä havainto vahvistetaan, se pakottaisi tähtitieteilijät arvioimaan uudelleen, kuinka hyvin he ymmärtävät kosmoksen.
"Yksi kosmologian pilareista - tutkia koko maailmankaikkeuden historiaa ja kohtaloa - on, että maailmankaikkeus on" isotrooppinen ", mikä tarkoittaa samaa kaikkiin suuntiin", tutkimuksen pääkirjailija Konstantinos Migkas, Bonnin yliopisto, Saksa. , sanoi lausunnossaan. "Työmme osoittaa, että kyseisessä pylväässä voi olla halkeamia."
Universumi on laajentunut jatkuvasti yli 13,8 miljardia vuotta siitä lähtien alkuräjähdys - ja kiihtyvällä nopeudella, salaperäisen voiman, nimeltään pimeä energia, ansiosta. Einsteinin yleiseen suhteellisuusteoriaan perustuvat yhtälöt viittaavat siihen, että tämä laajennus on isotrooppinen suurilla alueellisilla asteikoilla, Migkas kirjoitti tiistaina (7. huhtikuuta) blogipostaus uudesta tutkimuksesta.
Huomautukset kosminen mikroaaltouuni tausta (CMB), Isosta räjähdyksestä jäljelle jäävä maailmankaikkeuden säteily, tukee tätä ajatusta, hän lisäsi: "CMB näyttää olevan isotrooppinen, ja kosmologit ekstrapoloivat tämän hyvin varhaisen maailmankaikkeuden ominaisuuden nykyiseen aikakauteen, lähes 14 miljardia vuotta. myöhemmin."
Mutta on epäselvää, kuinka täydellinen tämä ekstrapolointi on, hän painotti huomauttaen tumma energia on ollut hallitseva tekijä maailmankaikkeuden evoluutiossa viimeisen 4 miljardin vuoden aikana. Pimeän energian hämmentävä luonne ei ole vielä antanut astrofysiikkojen ymmärtää sitä oikein ", Migkas kirjoitti. "Siksi sen olettaminen olevan isotrooppinen on nyt melkein uskon harppaus. Tämä korostaa kiireellistä tarvetta tutkia onko nykypäivän maailmankaikkeus isotrooppinen vai ei."
Uusi tutkimus raportoi yhden tällaisen tutkimuksen tulokset. Migkas ja hänen kollegansa opiskelivat 842: ta galaksiklusterit, maailman suurin maailman painovoimaisesti sidottu rakenne, käyttäen kolmen avaruusteleskoopin keräämiä tietoja: NASA: n Chandra-röntgen observatorio, Euroopan XMM-Newton ja Advanced kosmologian ja astrofysiikan satelliitti, yhteinen japanilainen yhdysvalta. operaatio, joka päättyi vuonna 2001.
Tutkijat määrittivät kunkin klusterin lämpötilan analysoimalla niiden sisällä olevista valtavista kuumakaasukentistä tulevat röntgensäteilypäästöt. He käyttivät tätä lämpötilainformaatiota kunkin klusterin luontaisen röntgensädevalon arvioimiseen arvioimatta tarvitsematta ottaa huomioon kosmologisia muuttujia, kuten maailmankaikkeuden laajenemisnopeutta.
Tutkijat laskivat sitten röntgensäteen kirkkauden jokaiselle klusterille eri tavalla, joka edellytti tietoa maailmankaikkeuden laajenemisesta. Näin tekemällä paljastui ilmeinen laajentumisaste koko taivaalla - ja nämä nopeudet eivät vastanneet kaikkialla.
"Onnistuimme tarkentamaan alueen, joka näyttää kasvavan hitaammin kuin muu maailmankaikkeus, ja alueen, joka näyttää kasvavan nopeammin!" Migkas kirjoitti blogikirjoitukseen. "Mielenkiintoista, että tuloksemme ovat useiden kanssa yhtä mieltä Aiemmat opinnot jossa käytettiin muita menetelmiä, sillä erolla, että tunnistimme tämän 'anisotropian' taivaalla paljon suuremmalla luottamuksella ja käyttämällä kohteita, jotka peittävät koko taivaan tasaisemmin. "
On mahdollista, että tällä tuloksella on suhteellisen proosaperäinen selitys. Esimerkiksi mahdolliset epämuodostuneiden alueiden galaksiklusterit vetävät muita klustereita voimakkaasti painovoiman avulla, mikä antaa illuusion erilaisesta laajentumisnopeudesta.
Tällaiset vaikutukset näkyvät pienemmissä avaruusasteikoissa maailmankaikkeudessa, tutkijat sanoivat. Mutta uudet tutkimuskoettimet mittaavat jopa 5 miljardin valovuoden päässä olevia klustereita, ja on epäselvää, voisiko painovoimavaunut hukuttaa laajentumisvoimat niin suurilla etäisyyksillä, he lisäsivät.
Jos havaitut laajenemisnopeuserot ovat todella todellisia, ne voivat paljastaa kiehtovia uusia yksityiskohtia siitä, miten maailmankaikkeus toimii. Esimerkiksi, itse pimeä energia vaihtelee paikasta toiseen kosmossa.
"Olisi huomattavaa, jos pimeällä energialla todetaan olevan erilaiset vahvuudet maailmankaikkeuden eri osissa", tutkimuksen avustaja Thomas Reiprich, myös Bonnin yliopistosta, sanoi samassa lausunnossa. "Tarvitaan kuitenkin paljon enemmän todisteita muiden selitysten sulkemiseksi pois ja vakuuttavan tapauksen tekemiseksi."
Uusi tutkimus ilmestyy Astronomy and Astrophysics -lehden huhtikuun 2020 numeroon. Voit lukea sen ilmaiseksi online-preprint-sivustolla arXiv.org.
- Kuinka maailmankaikkeus voi laajentua nopeammin kuin valon nopeus?
- Röntgen-universumimme: uskomattomia valokuvia NASA: n Chandra-röntgen observatoriosta
- 7 yllättävää asiaa maailmankaikkeudesta
