Virziens ir kaut kas tāds, pie kā mēs, cilvēki, esam diezgan pieraduši. Dzīvojot mūsu draudzīgajā zemes vidē, mēs esam pieraduši redzēt lietas augšup un lejup, pa kreisi un pa labi, uz priekšu vai atpakaļ. Un mums atskaites ietvars ir fiksēts un nemainās, ja vien mēs nepārvietojamies vai nepārvietojamies. Bet, runājot par kosmoloģiju, lietas kļūst nedaudz sarežģītākas.
Kosmologi ilgu laiku ir uzskatījuši, ka Visums ir viendabīgs un izotropisks - t.i., principā vienāds visos virzienos. Šajā ziņā kosmosā nav tādas lietas kā “uz augšu” vai “uz leju”, tikai atskaites punkti, kas ir pilnīgi relatīvi. Pateicoties jaunam Londonas Universitātes koledžas pētnieku pētījumam, šis uzskats ir pierādīts pareizi.
Pētījuma ar nosaukumu “Cik izotropisks ir Visums?” Dēļ pētnieku grupa izmantoja kosmiskā mikroviļņu fona (CMB) apsekojuma datus - termisko starojumu, kas palicis pāri no lielā sprādziena. Šos datus laikposmā no 2009. līdz 2013. gadam ieguva EKA kosmiskais kuģis Planck.
Pēc tam komanda to analizēja, izmantojot superdatoru, lai noteiktu, vai ir kādi polarizācijas modeļi, kas norādītu, vai telpai ir “vēlamais paplašināšanās virziens”. Šī testa mērķis bija noskaidrot, vai viens no pamatpieņēmumiem, kas ir visplašāk pieņemtā kosmoloģiskā modeļa pamatā, patiesībā ir pareizs.
Pirmais no šiem pieņēmumiem ir tāds, ka Visumu izveidoja Lielais sprādziens, kura pamatā ir atklājums, ka Visums atrodas paplašināšanās stāvoklī, un Kosmiskā mikroviļņu fona atklājums. Otrais pieņēmums ir tāds, ka telpa ir viendabīga un izotopiska, kas nozīmē, ka matērijas sadalījumā lielos mērogos nav būtiskas atšķirības.
Šī pārliecība, ko sauc arī par kosmoloģisko principu, daļēji balstās uz Kopernika principu (kurš nosaka, ka Zemei nav īpašas vietas Visumā) un Einšteina relativitātes teoriju - kas parādīja, ka inerces mērīšana jebkurā sistēmā ir relatīva novērotājam.
Šai teorijai vienmēr ir bijuši ierobežojumi, jo matērija acīmredzami nav vienmērīgi sadalīta mazākos mērogos (t.i., zvaigžņu sistēmas, galaktikas, galaktiku kopas utt.). Tomēr kosmologi ir strīdējušies ap to, sakot, ka neliela mēroga svārstības ir saistītas ar kvantu svārstībām, kas notika agrīnajā Visumā, un ka liela mēroga struktūra ir viendabīga.
Pārmeklējot visvecākās gaismas svārstības Visumā, zinātnieki mēģināja noteikt, vai tā patiesībā ir pareiza. Pēdējo trīsdesmit gadu laikā šāda veida mērījumus ir veikušas vairākas misijas, piemēram, Kosmiskā fona pētnieka (COBE) misija, Vilkinsona mikroviļņu anizotropijas zonde (WMAP) un kosmosa kuģis Planck.
Viņu pētījuma nolūkos UCL pētījumu grupa - Daniela Saadeh un Stefana Feeneja vadībā - aplūkoja lietas mazliet savādāk. Tā vietā, lai meklētu nelīdzsvarotību mikroviļņu fona apstākļos, viņi meklēja pazīmes, kas liecinātu, vai telpai varētu būt vēlamais izplešanās virziens, un kā tās varētu iespiesties CMB.
Kā Daniela Saadeh - UCL doktorante un galvenā autore uz papīra - pa e-pastu stāstīja Space Magazine:
“Mēs analizējām kosmiskā mikroviļņu fona (CMB) temperatūru un polarizāciju, kas ir lielā sprādziena relikts starojums, izmantojot Planka misijas datus. Mēs salīdzinājām reālo CMB ar mūsu prognozēm, kā tas izskatīsies anizotropā Visumā. Pēc šīs meklēšanas mēs secinājām, ka šiem modeļiem nav pierādījumu un ka pieņēmums, ka Visums ir izotropisks lielos mērogos, ir labs. ”
Būtībā viņu rezultāti parādīja, ka pastāv tikai 1 no 121 000 iespējamība, ka Visums ir anizotrops. Citiem vārdiem sakot, pierādījumi norāda, ka Visums ir vienmērīgi paplašinājies visos virzienos, tādējādi novēršot visas šaubas par to, vai tie patiesībā ir virziena izjūta plašā mērogā.
Un savā ziņā tas rada nelielu vilšanos, jo Visums, kas nav viendabīgs un vienāds visos virzienos, novestu pie risinājumu kopuma Einšteina lauka vienādojumos. Šie vienādojumi paši par sevi neuzliek nekādas simetrijas telpas laikam, bet standarta modelis (kura daļa tie ir) pieņem vienveidību kā sava veida dotu.
Šie risinājumi ir pazīstami kā Bianchi modeļi, kurus 19. gadsimta beigās ierosināja itāļu matemātiķis Luigi Bianchi. Šīs algebriskās teorijas, kuras var pielietot trīsdimensiju telpas telpā, iegūst mazāk ierobežojošas, un tādējādi ļauj izveidot anizotropisku Visumu.
No otras puses, Saadeh, Feeney un viņu kolēģu veiktais pētījums parādīja, ka viens no galvenajiem pieņēmumiem, uz kuriem balstās mūsu pašreizējie kosmoloģiskie modeļi, patiešām ir pareizs. To darot, viņi ir snieguši arī tik ļoti nepieciešamo izpratni par tuvināšanos ilgtermiņa debatēm.
"Pēdējos desmit gados ir notikušas ievērojamas diskusijas par to, vai CMB bija plaša mēroga anizotropijas pazīmes," sacīja Saadeh. “Ja Visums būtu anizotrops, mums būtu jāpārskata daudzi mūsu aprēķini par tā vēsturi un saturu. Planka augstas kvalitātes dati nāca klajā ar izdevīgu iespēju veikt šo kosmoloģijas standarta modeļa veselības pārbaudi, un labā ziņa ir tā, ka tā ir droša. ”
Tāpēc, nākamreiz, kad uzlūkojaties nakts debesīs, atcerieties… tā ir greznība, kāda jums ir tikai tad, kad stāvat uz Zemes. Tur tā ir vesela '' nother ballgame ''! Tāpēc izbaudiet šo lietu, ko mēs saucam par “virzienu”, kad un kur varat.
Pārliecinieties arī par šo UCL komandas veidoto animāciju, kas ilustrē Planck misijas CMB datus:
