Smer je niečo, na čo sme si ľudia zvyknutí. Žijeme v našom priateľskom terestriálnom prostredí, sme zvyknutí vidieť veci z hľadiska hore a dole, doľava a doprava, dopredu alebo dozadu. A náš referenčný rámec je pre nás fixný a nemení sa, pokiaľ sa nehýbeme alebo sa nepresúvame. Ale čo sa týka kozmológie, veci sa trochu komplikujú.
Kozmológovia už dlho veria, že vesmír je homogénny a izotropný - t. J. V podstate rovnaký vo všetkých smeroch. V tomto zmysle neexistuje nič také ako „hore“ alebo „dole“, pokiaľ ide o priestor, iba referenčné body, ktoré sú úplne relatívne. A vďaka novej štúdii vedcov z University College London sa tento názor ukázal ako správny.
Na účely štúdie s názvom „Ako je izotropný vesmír?“ Výskumný tím použil údaje z prieskumu Kozmické mikrovlnné pozadie (CMB) - tepelné žiarenie, ktoré zostalo z Veľkého tresku. Tieto údaje boli získané v kozmickej lodi Planck ESA v rokoch 2009 až 2013.
Tím ho potom analyzoval pomocou superpočítača, aby zistil, či existujú nejaké polarizačné vzorce, ktoré by naznačovali, či má priestor „uprednostňovaný smer“ expanzie. Účelom tohto testu bolo zistiť, či je jeden zo základných predpokladov, z ktorých vychádza najuznávanejší kozmologický model, v skutočnosti správny.
Prvým z týchto predpokladov je, že Vesmír bol vytvorený Veľkým treskom, ktorý je založený na objave, že Vesmír je v stave expanzie, a na objavení Kozmického mikrovlnného pozadia. Druhým predpokladom je, že priestor je homogénny a istropický, čo znamená, že v distribúcii hmoty nie sú veľké rozdiely.
Táto viera, známa tiež ako Kozmologický princíp, je čiastočne založená na Kopernikovom princípe (ktorý uvádza, že Zem nemá vo vesmíre osobitné miesto) a Einsteinovej teórii relativity - ktorá preukázala, že meranie zotrvačnosti v akomkoľvek systéme je relatívne pozorovateľovi.
Táto teória vždy mala svoje obmedzenia, pretože hmota nie je jednoznačne rovnomerne distribuovaná v menších mierkach (t.j. hviezdne systémy, galaxie, zhluky galaxií atď.). Kozmológovia však argumentovali tým, že fluktuácia v malom meradle je spôsobená kvantovými fluktuáciami, ku ktorým došlo na začiatku vesmíru, a že štruktúra veľkého rozsahu je homogénna.
Vedci hľadajú kolísanie v najstaršom svetle vo vesmíre a snažia sa zistiť, či je to skutočne správne. V posledných tridsiatich rokoch boli tieto druhy meraní vykonávané niekoľkými misiami, ako napríklad misia Cosmic Background Explorer (COBE), Wilkinsonova mikrovlnná anizotropná sonda (WMAP) a kozmická loď Planck.
Výskumný tím UCL vedený Daniela Saadeh a Stephen Feeney sa kvôli štúdiu na veci pozrel trochu inak. Namiesto toho, aby hľadali nerovnováhu v mikrovlnnom pozadí, hľadali náznaky, že priestor by mohol mať preferovaný smer expanzie a ako by sa tieto mohli sami vytlačiť na CMB.
Ako Daniela Saadeh - doktorandka na UCL a hlavná autorka v novinách - časopisu Space Magazine informovala e-mailom:
„Analyzovali sme teplotu a polarizáciu kozmického mikrovlnného pozadia (CMB), reliktné žiarenie z Veľkého tresku, pomocou údajov z Planckovej misie. Porovnali sme skutočnú CMB s našimi predpoveďami, ako by to vyzeralo v anizotropnom vesmíre. Po tomto hľadaní sme dospeli k záveru, že neexistujú dôkazy o týchto vzorcoch a že predpoklad, že vesmír je izotropný vo veľkých mierkach, je dobrý. “
Ich výsledky v podstate ukázali, že existuje len 1 zo 121 000 šancí, že vesmír je anizotropný. Inými slovami, dôkazy naznačujú, že vesmír sa rozširuje rovnomerne vo všetkých smeroch, čím sa odstraňujú akékoľvek pochybnosti o tom, že ide o skutočný zmysel smerovania vo veľkom meradle.
A to je trochu sklamaním, pretože vesmír, ktorý nie je homogénny a rovnaký vo všetkých smeroch, by viedol k súboru riešení Einsteinových poľných rovníc. Tieto rovnice samy osebe nezavádzajú žiadnu časovú symetriu, ale štandardný model (ktorého sú súčasťou) akceptuje homogénnosť ako určitý druh.
Tieto riešenia sú známe ako modely Bianchi, ktoré navrhol taliansky matematik Luigi Bianchi koncom 19. storočia. Tieto algebraické teórie, ktoré možno aplikovať na trojrozmerný časopriestor, sa získajú menej reštriktívnymi, a teda umožňujú vznik anizotropného vesmíru.
Na druhej strane štúdia, ktorú vykonali Saadeh, Feeney a ich kolegovia, ukázala, že jeden z hlavných predpokladov, na ktorých spočívajú naše súčasné kozmologické modely, je skutočne správny. Poskytli tak potrebný pocit bližšieho k dlhodobej diskusii.
"V posledných desiatich rokoch sa viedla značná diskusia o tom, či sa v CMB skrývajú náznaky rozsiahlej anizotropie," uviedol Saadeh. „Keby bol vesmír anizotropný, museli by sme prehodnotiť mnohé z našich výpočtov o jeho histórii a obsahu. Kvalitné údaje spoločnosti Planck prišli so zlatou príležitosťou vykonať túto zdravotnú kontrolu štandardného modelu kozmológie a dobrá správa je, že je bezpečná. “
Keď nabudúce zistíte, že sa pozeráte na nočnú oblohu, nezabudnite ... to je luxus, ktorý máte, len keď stojíte na Zemi. Vonku je to celá ‘ďalšia loptová hra! Takže si užívajte túto vec, ktorú nazývame „smer“, kedy a kde môžete.
Nezabudnite sa pozrieť na túto animáciu, ktorú vytvoril tím UCL, ktorá ilustruje údaje CMB misie Planck:
