Bagaimana untuk menerangkan tempat sejuk misteri sinaran relik • Mikhail Stolpovsky • Berita sains mengenai "Unsur-unsur" • Kosmologi, Astrofizik

Bagaimana untuk menerangkan sinaran relik radiasi yang misterius

Rajah. 1. Peta turun naik radiasi latar belakang dalam koordinat galaksi menurut data ruang angkasa Planck. Biru kawasan-kawasan yang bertanda yang kira-kira beberapa dozen mikrokelvinov lebih sejuk merah. Imej dari esa.int

Radiasi relik – cahaya dari plasma utama Alam Semesta awal, yang kini direkodkan dalam bentuk latar belakang gelombang mikro – telah membantu menyelesaikan banyak persoalan kosmologi. Terima kasih kepadanya, teori Big Bang telah menjadi teori standard alam semesta. Dan sekarang kita masih terus menerima maklumat penting, mengkaji radiasi relik. Tetapi terdapat anomali di dalamnya bahawa saintis masih tidak faham. Di antaranya adalah tempat yang sejuk, yang dikaitkan dengan salah satu perbincangan yang paling hangat dalam kosmologi moden.

Radiasi relik

Menurut model kosmologi piawai, apabila alam semesta adalah muda (bermula sesaat dalam beberapa saat selepas Big Bang dan beberapa ratus ribu tahun kemudian), ia dipenuhi dengan plasma panas – "sup" proton, elektron dan radiasi pengionan tenaga tinggi (foton). Jika mana-mana proton disambungkan kepada elektron, membentuk atom hidrogen, maka atom sedemikian secepatnya dipecahkan oleh foton.Menjelang masa berlalu, alam semesta berkembang, dan ketumpatan dan suhu radiasi jatuh. Pada satu ketika, tenaga foton tidak lagi cukup untuk mengekalkan plasma. Proton dan elektron dapat membentuk atom hidrogen neutral, dan jalur bebas foton menjadi lebih besar daripada saiz Universe yang kelihatan – radiasi yang dipisahkan dari materi dan untuk kali pertama selepas Big Bang, Semesta menjadi telus untuknya. Kami melihat foton yang dikeluarkan hari ini dalam bentuk sinaran relik (Rajah 2).

Rajah. 2 Kira-kira 400 ribu tahun selepas Big Bang terdapat pemisahan radiasi dari perkara (kecil bulatan dengan gelombang merah). Dalam kes ini, dari setiap titik radiasi telah dipancarkan dalam semua arah sekaligus. Sekarang, selepas hampir 14 bilion tahun (dalam angka itu, 14 bilion telah dibulatkan kepada 15), kita melihat radiasi relik ini datang dari semua pihak. Imej dari en.wikipedia.org

Oleh kerana perkembangan alam semesta, panjang gelombang CMB kini berada dalam jarak milimeter, tetapi pada saat ia dipancarkan, kira-kira 1100 kali lebih pendek (lihat pergeseran merah kosmologis). Oleh itu, suhu radiasi hari ini ialah 2.7 K, dan pada masa radiasi kira-kira 3000 K.Radiasi relik menguasai alam semesta moden, iaitu, foton lama ini sekarang banyak kali lebih besar daripada foton dari semua bintang (Rajah 3).

Rajah. 3 Peta langit dalam koordinat galaksi pada panjang gelombang yang berlainan (panjang gelombang ditunjukkan di bawah setiap gambar). Pada panjang gelombang sehingga setengah milimeter, pelbagai objek langit adalah yang paling terang, seperti Bima Sakti atau cahaya zodiak (mencolok merentas seluruh langit, paling terang pada 25 μm). Tetapi pada gelombang milimeter muncul sinaran yang sangat terang, yang bersinar dari seluruh langit. Inilah radiasi latar belakang. Sumber imej: cahaya kelihatan – laman web milkywaysky.com, panjang gelombang dari 1.25 hingga 240 mikron – data fotometer DIRBE, panjang gelombang panjang – data spektrofotometer FIRAS. Kedua-dua instrumen dipasang pada satelit COBE. Jalur gelap pada peta FIRAS berlaku kerana keanehan pengimbasan langit; tidak ada band seperti di langit

Bercakap mengenai suhu radiasi latar belakang, ini bermakna spektrum frekuensi sinaran ini adalah spektrum badan hitam dengan suhu tertentu. Di sini, kata-kata tidak saintifik "adalah" digunakan (selepas semua, dalam sains mereka periksa sejauh mana teori menghubungkan dengan eksperimen).Tetapi melihat pengukuran spektrum radiasi latar belakang (Rajah 4), seseorang tidak boleh mengatakan sebaliknya. Sila ambil perhatian bahawa ralat pengukuran yang ditunjukkan didarab dengan 400 – jika tidak, mereka tidak akan kelihatan. Pengukuran spektrum radiasi latar belakang adalah pengukuran yang paling tepat dalam semua kosmologi.

Rajah. 4 Spektrum frekuensi radiasi latar belakang (mata dengan segmenyang menunjukkan kesilapan), diukur dengan instrumen FIRAS, dan perbandingannya dengan spektrum badan hitam dengan suhu 2.725 K. Keamatan ditunjukkan sebagai fungsi frekuensi pelepasanpaksi mendatar yang lebih rendah) atau panjang gelombang (paksi atas mendatar). Kesalahan pengukuran didarabkan sebanyak 400

Penemuan sinaran relik pada tahun 1964 oleh ahli astronomi radio Amerika, Arno Penzias dan Robert Wilson menjadi pengesahan paling penting mengenai kebenaran teori Big Bang. Masih: kita melihat secara langsung plasma alam semesta muda, yang hanya kira-kira 400 ribu tahun (berbanding dengan zaman Universe – kira-kira 14 bilion tahun). Hari ini, terus memerhatikan radiasi CMB, kita mempelajari lebih lanjut mengenai proses yang berlaku pada zaman awal.

Sekarang percubaan dalam bidang pemerhatian radiasi relik tertumpu pada kajian anisotropinya. Seperti yang telah disebutkan, sinaran latar belakang datang kepada kita dari semua pihak. Foton CMB mempunyai suhu hampir sama, tanpa mengira arah ketibaan mereka (iaitu radiasi CMB hampir isotropik). Walau bagaimanapun, terdapat juga turun naik suhu kecil di sepanjang arah (anisotropi sinaran latar belakang). Amplitud fluktuasi ini sangat kecil: sisihan purata adalah kira-kira 10−5 dari suhu purata radiasi latar belakang (Rajah 1).

Perubahan suhu plasma di alam semesta awal ditentukan oleh proses rawak, oleh itu, untuk mengkaji mereka adalah logik untuk menggunakan kaedah statistik. Untuk melakukan ini, melihat korelasi turun naik di jarak sudut yang berbeza dan membina spektrum kuasa sudut yang dipanggil. Spektrum kuasa turun naik suhu, diukur dalam pelbagai eksperimen moden, ditunjukkan dalam Rajah. 5. Ia menunjukkan spektrum dari pelbagai bidang yang dipanggil – nilai yang berkadar berbanding dengan jarak sudut.

Rajah. 5 Spektrum kuasa sudut perubahan suhu radiasi latar belakang, diperolehi berdasarkan data Planck, projek WMAP (hasil akhir untuk pemerhatian 9 tahun), ACT dan SPT. Spektrum kuasa menunjukkan bagaimana turun naik mengaitkan pada skala sudut yang berlainan. Sebagai contoh, puncak yang tinggi pada 1 ° (paksi atas mendatar; pada paksi bawah menunjukkan nilai berbilang: l = π / α, di mana α ialah sudut dari paksi mendatar atas) bermakna bahawa saiz turun naik yang paling tipikal ialah 1 °. Barisan putus-putus kelabu menunjukkan perbandingan data eksperimen dengan model kosmologi piawai. Grafik dari Kolaborasi Planck, 2013. Keputusan Planck 2013. I. Gambaran keseluruhan produk dan hasil saintifik

Hasil penting dari pengukuran ini ialah perbandingan spektrum kuasa diukur dengan jangkaan menurut model kosmologi piawai (yang, kita ingat secara ringkas, adalah alam semesta, yang terdiri daripada 70% tenaga gelap dan 25% bahan gelap, terbang selepas Big Bang yang berlaku 13.8 bilion tahun lalu). Kebetulan dengan spektrum teoritis diperhatikan dengan ketepatan yang tinggi, yang mengesahkan ketepatan model Universe kita.

Sinaran relik tempat sejuk

Turun naik radiasi relik diagihkan ke atas sfera langit sangat merata: kita tidak melihat bahawa di beberapa wilayah langit merah (atau biru) specks lebih besar atau lebih kecil. Nah, itu, hampir tidak dapat dilihat. Terdapat sekurang-kurangnya satu anomali yang dikenali sebagai "tempat sejuk" (lihat tempat sejuk CMB). Ia terletak di rantau hemisfera selatan Eridanus dan mempunyai radius kira-kira 5 ° (Rajah 6). Suhu radiasi latar belakang di kawasan tempatnya adalah 70 μK lebih rendah daripada purata (walaupun fakta bahawa sisihan purata di seluruh langit adalah hanya 18 μK), dan di tengahnya suhu turun sebanyak 150 μK. Tempat sejuk pertama kali ditemui pada tahun 2001 dengan bantuan WMAP, teleskop gelombang mikro generasi kedua (generasi pertama eksperimen mengenai kajian turun naik CMB adalah pada 80-90s, kini generasi keempat bermula).

Rajah. 6 Peta turun naik radiasi latar belakang dalam koordinat galaksi mengikut satelit Planck. Di bar sisi Sebahagian besar menunjukkan tempat sejuk. Imej dari astronomi.com

Tetapi masalah utama tidak walaupun dalam suhu tempat sejuk, tetapi dalam saiznya. Hanya melihat peta CMB yang sukar dikatakanbahawa tempat sejuk yang diserlahkan adalah sesuatu yang luar biasa dan pelik. Nampaknya terdapat kedua-dua bintik merah (panas) dan biru (sejuk) yang lebih besar. Di sini, pertama sekali, mesti diingatkan bahawa gambar ini adalah peta yang dibina semula dari turun naik radiasi latar belakang. Segala-galanya yang berada di garis tengah mendatar sebenarnya tersembunyi dari kita dengan radiasi Bima Sakti (lihat Gambar 3). Dan memerlukan prosedur rumit menggabungkan peta langit pada frekuensi yang berbeza untuk "mengurangkan" Galaxy kita. Akibatnya, kita mendapat peta sinaran relik yang lengkap, tetapi tidak banyak keyakinan terhadap kawasan yang tersembunyi di sebalik Bima Sakti, dan biasanya tidak digunakan dalam analisis. Kebanyakan bintik-bintik mata yang ketara terletak tepat di kawasan yang tidak dapat dipercayai di peta ini. Tempat sejuk terletak di kawasan "bersih", diukur dengan tepat di langit, jauh dari Bima Sakti. Kedua, ia sangat luar biasa.

Untuk menjelaskan mengapa tempat sejuk sangat pelik, kami memperkenalkan konsep ufuk. Ufuk adalah jarak maksimum zarah yang dapat terbang dari saat Big Bang, jika bergerak pada kecepatan cahaya. Horizon membatasi kawasan-kawasan yang berkaitan dengan alam semesta: kerana maklumat (iaitu, apa-apa jenis interaksi fizikal) tidak bolehuntuk menyebarkan lebih pantas daripada kelajuan cahaya, kawasan Universe, dipisahkan antara satu sama lain pada jarak yang lebih besar daripada ufuk, tidak sepatutnya mempunyai apa-apa yang sama dengan satu sama lain. Pada masa pemisahan radiasi CMB, ufuk mempunyai saiz yang kini dapat dilihat pada sudut kira-kira 1 ° (ingat bahawa puncak pertama pada spektrum kuasa tepat pada nilai 1 °). Oleh itu, sangat pelik untuk melihat bahawa di tempat sejuk suhu berkorelasi dengan 6kira-kirajarak jauh. Ia kelihatan seperti sesuatu yang berlaku di tempat ini yang merebak pada kelajuan yang lebih besar daripada kelajuan cahaya.

Malah, saintis percaya bahawa di alam semesta awal terdapat proses yang memperluas ruang lebih cepat daripada kelajuan cahaya. Proses ini berlaku dalam era inflasi yang berakhir selepas 10 tahun−33 dengan selepas bang besar. Terima kasih kepada inflasi pada hari ini, kita melihat isotropik radiasi pada jarak sudut yang besar.

Salah satu salah tanggapan yang paling biasa mengenai teori Big Bang adalah berkaitan dengan fakta bahawa Big Bang berasal dari singularity, yang dalam erti kata mudahnya dikaitkan dengan perhentian penuh. Oleh itu, ada soalan seperti: "Dan di mana di langit adalah titik di mana Big Bang berlaku?" Tiada titik seperti itu, dan inilah sebabnya.Adalah dipercayai bahawa alam semesta tidak terhingga, walaupun kita tidak melihatnya sepenuhnya. Dan kita juga tahu bahawa alam semesta berkembang. Jika kita melihat semula sepanjang paksi masa, kita, dengan itu, akan melihat bahawa ia dimampatkan. Dan kini persoalannya ialah: jika kita memampatkan infiniti, pada titik apakah ia akan berhenti menjadi tak terhingga dan menjadi "sifar"? Jawapan yang betul: tiada cara! Infiniti akan kekal tanpa batas, walaupun kita tidak dapat memampatkannya. Ia adalah sama dengan alam semesta: ia adalah tak terhingga pada setiap masa sejarahnya, termasuk pada saat Big Bang.

Tetapi sekarang, jika alam semesta dari awal mula tidak terhingga, maka mengapa radiasi relik mempunyai suhu yang hampir sama di seluruh langit? Lagipun, kami berkata saiz ufuk hanya kira-kira 1 °! Oleh itu, radiasi CMB harus terdiri daripada banyak kawasan yang tidak berkaitan. Dan sangat pelik untuk melihat bahawa mereka begitu sama. Ini dipanggil masalah ufuk (lihat masalah Horizon).

Untuk mengatasi masalah ini (dan beberapa tugas lain yang berkaitan), ahli fizik Alan Guth, Andrei Linde, dan Paul Steinhardt mengembangkan teori inflasi, yang menurut semua alam semesta yang kita amati hari ini "membengkak" (kata Inggeris "mengembang" kawasan kausal.Teori inflasi, yang sering dianggap sebagai sebahagian daripada model kosmologi piawai, mencadangkan bahawa dalam selang dari 10−36 dari sehingga 10 tahun−33-10−32 c selepas Big Bang, Universe berkembang dengan pecutan yang hebat (kemudian terus berkembang, tetapi tanpa percepatan). Walaupun fizik setakat ini tidak datang kepada pendapat umum, kerana proses Universe berkembang dengan percepatan dalam tempoh inflasi, terdapat banyak indikasi eksperimental yang memang demikian. Pada masa ini, pencarian bukti inflasi terakhir sedang dijalankan – polarisasi B-mod radiasi CMB.

Dan terima kasih kepada inflasi, kita mendapat penyelewengan dalam pengedaran kepadatan Alam Semesta, dari mana galaksi kemudian terbentuk (pada awalnya penyelewengan ini adalah turun naik kuantum mikroskopik, yang kemudian "membengkak" ke saiz yang besar). Walau bagaimanapun, walaupun inflasi mencadangkan satu mekanisme yang menghubungkan kawasan-kawasan Universe pada jarak yang mendatar, ia masih pelik: mengapa radiasi sinaran relik di mana-mana mempunyai saiz 1 ° atau kurang, dan sekitar tempat yang sejuk, sebanyak 5 °?

Oleh itu mari kita ringkaskan subtotal. Terdapat anomali yang amat pelik pada peta sinaran relik – tempat sejuk.Ia dibezakan dengan saiznya yang besar, kira-kira 5 °, dan suhu yang rendah – sisihan dari suhu purata radiasi CMB hampir 10 kali lebih besar daripada di kawasan lain di langit.

Penjelasan dengan Kekosongan

Kemunculan tempat yang sejuk dapat dijelaskan dalam sekurang-kurangnya dua cara: dapat diasumsikan bahawa ia berasal dari beberapa proses di alam semesta awal, dan anda dapat mencari apa yang dapat dicantumkan pada radiasi relik pada zaman yang akan datang. Kami akan membincangkan kemungkinan kedua terlebih dahulu.

Cara termudah untuk menjelaskan penampilan tempat yang sejuk, dengan mengandaikan kehadiran lompang dalam pengedaran galaksi dalam arah yang diberikan. Kita tahu bahawa galaksi di Universe membentuk struktur berskala besar yang terdiri daripada kelompok, menghubungkan filamen dan lompang mereka (lompang) di antara mereka.

Struktur besar-besaran Universe dalam simulasi komputer berdasarkan model kosmologi standard. Setiap mata bercahaya – galaksi. Saiz kawasan digambarkan adalah lebih dari 100 juta tahun cahaya

Mengapa kekosongan dapat menjelaskan tempat sejuk? Pertimbangkan foton sinaran relik melalui kekosongan.Memasuki ruang kosong dari rantau dengan potensi graviti yang lebih tinggi, foton kehilangan tenaga akibat pergeseran semula graviti. Maksudnya, foton perlu membelanjakan tenaga untuk keluar dari potensi potensi graviti. Keluar dari kekosongan, foton sekali lagi mendapat tenaga yang hilang. Walau bagaimanapun, dalam hal Universe yang berkembang, pada masa ia meninggalkan kekosongan, potensi graviti tidak begitu mendalam dan foton tidak akan menerima tenaga yang hilang sepenuhnya. Oleh itu, lompang membuat foton radiasi latar belakang sejuk. Dan cluster, sebaliknya, panaskan mereka. Rata-rata, kedua-dua kesan mengimbangi satu sama lain. Bagaimanapun, jika kita mempunyai kekosongan yang tidak jauh dari kami, maka penyejukan foton radiasi latar belakang gelombang mikro mungkin ketara.

Kekosongan di dekat kita adalah penjelasan yang lebih baik untuk pembentukan tempat yang sejuk daripada anomali di alam semesta awal, kerana hari ini cakrawala jauh lebih besar dari pada masa itu. Iaitu, anisotropi di persekitaran berhampiran lebih cenderung daripada jauh. Dalam artikel "Spacebreakers: The Cold Spot, Supervoid dan Great Walls Eridan" (A. Kovács, J.García-Bellido, 2016. Pengacau Kosmik: Spot Dingin, Eridanus Supervoid, dan Tembok Besar), yang diterbitkan pada musim panas 2016, penulisnya Andras Kovacs dan Juan Garcia-Bellido mengisytiharkan bahawa mereka telah menemui kekosongan ke arah tempat sejuk (artikel ini membawa hasil dan melengkapkan kajian terdahulu mengenai isu ini, lihat khususnya artikel oleh Istvan Sapudi, Andrash Kovacs dan lain-lain: I. Szapudi et al., 2015. Mengesan Latar Belakang Mikrofilik Kosmik. Kekosongan yang ditemui dalam buruj Eridanus adalah seperti yang sepatutnya: sempit dan sangat panjang, memanjangkan dari kita kepada nilai peralihan semula z = 0.3 (iaitu, pada jarak jauh dari kekosongan ini, kita melihat Universe, iaitu 1.3 kali lebih kecil daripada yang moden, iaitu kira-kira 800 Mpc).

Selepas mengkaji kekosongan ini secara terperinci, Kovacs dan Garcia-Bellido membuat kesimpulan bahawa ia terdiri daripada rangkaian lompang interstitial yang lebih kecil. Ketumpatan bahan di dalamnya adalah kira-kira 25% kurang daripada purata untuk alam Semesta setempat. Panjang kekosongan di sepanjang garis penglihatan adalah kira-kira 500 Mpc, dan lebar kira-kira seratus Mpc. Walau bagaimanapun, setelah mempelajari semuanya dengan jujur, saintis menyimpulkan bahawa kekosongan Eridanus masih tidak "kosong" untuk menjelaskan kejadian tempat sejuk. Ia boleh mengurangkan suhu CMB ke arah ini hanya dengan 40 μK yang diperhatikan 150.

Ia ternyata kesimpulan yang bercanggah.Di satu pihak, kekosongan Eridanus dan tempat sejuk jelas berkaitan dengan satu sama lain, kerana kedua-duanya berada di tempat yang sama di langit. Tetapi kekosongan yang ditemui jelas tidak mencukupi untuk menyokong sepenuhnya hubungan ini. Adakah mungkin hubungan seperti itu wujud, tetapi untuk mengetahui, kita memerlukan kajian terperinci mengenai keseluruhan kosmologi kita? Kemudian tempat sejuk akan menjadi tingkap ke fizik yang menarik baru!

Hentikan, tidak begitu pantas. Mungkin ada juga fizik baru. Dalam artikel April 2017 "Suatu arahan terhadap kewujudan kekosongan yang berkaitan dengan radiasi latar belakang radiograf" (R. Mackenzie et al., 2017. Bukti terhadap pengawasan yang menyebabkan CMB Cold Spot) yang telah disebutkan oleh Istvan Sapudi dan rekannya menunjukkan kekosongan Eridan tidak begitu besar. Menurut pengiraan mereka, ia mempunyai saiz hanya 100 MPa dan 34% kurang padat daripada alam sekitar di sekitarnya. Dan walaupun, menurut pengiraan ini, vakum Eridanian lebih kosong, dapat menjelaskan penurunan suhu radiasi latar gelombang mikro hanya dengan 6 μK. Sepanjang arah ke tempat yang sejuk, masih ada beberapa lompang, tetapi mereka lebih kecil daripada yang satu ini dan, dalam jumlahnya, tidak memberi kesan yang diinginkan.

Ia adalah perlu untuk menjelaskan mengapa keputusan yang berbeza diperolehi dalam kajian yang berbeza.Mengamati galaksi melalui teleskop, kita dapat mengukur kedudukannya dengan tepat di langit, tetapi mengukur jarak ke arah itu tidak begitu mudah. Iaitu, untuk membina peta tiga dimensi langit, terdapat dua koordinat yang diukur dengan baik dan satu – kurang diukur. Untuk menentukan jarak, ukuran pengukuran semula diperlukan, yang, seperti yang dinyatakan di atas, menunjukkan betapa lebih kecil alam semesta berada pada masa ketika cahaya dari galaksi jauh dipancarkan. Malah, pergeseran merah adalah pengukuran jarak pada jarak ultra-panjang (bermula dari ~ 100 Mpc). Peralihan merah, pada gilirannya, diukur oleh spektrum bintang: istilah "pergeseran merah" itu sendiri bermaksud bahawa spektrum objek yang bercahaya dialihkan ke arah gelombang panjang (mereka kelihatan lebih merah). Oleh itu, untuk mengukur pergerakan semula, perlu menggunakan bukan teleskop mudah, tetapi beberapa instrumen yang sensitif terhadap panjang gelombang radiasi.

Dua pendekatan digunakan: fotometrik dan spektrometri. Fotometrik terletak pada fakta bahawa teleskop memerhatikan langit pada beberapa panjang gelombang, setiap panjang gelombang secara berasingan (kira-kira, seperti dalam kamera digital: warna merah, hijau dan biru diambil secara berasingan).Pendekatan fotometrik membolehkan anda mengkaji semua objek dalam bidang pandangan teleskop sekaligus. Tetapi pada masa yang sama, ia memberi kepekaan spektrum yang kurang baik. Pendekatan spektrometri terdiri daripada menggunakan spektrometer secara berasingan bagi setiap objek dalam bidang pandangan teleskop. Ini menghasilkan pengukuran spektrum yang sangat baik. Tetapi ukuran ini sukar dilakukan untuk semua objek yang dapat dilihat dalam teleskop (mengukur spektrum setiap objek mengambil masa, walaupun kecil). Oleh itu, adalah perlu untuk memilih objek untuk mengukur spektrum, dan yang tidak. Ternyata kedua-dua kaedah memberikan kesilapan: dalam fotometri, ini adalah ralat pengukuran peralihan merah, dan dalam spektrometri, kesilapan itu disebabkan oleh sampel yang terbatas. Pada artikel pertama yang dibincangkan, kedua-dua pengukuran fotometrik dan spektrometri digunakan, sementara data spektrometrik lebih tertumpu pada nilai kecil peralihan merah (rantau yang paling dekat dengan kami). Katalog yang digunakan mengandungi hampir 100 ribu galaksi, walaupun sebahagian besarnya terletak di redshifts z <0.1. Artikel kedua menggunakan data spektrometri sehingga nilai redshift. z = 0.4, tetapi pada masa yang sama penulis artikel itu dapat meneroka hanya 7000 galaksi.

Menyimpulkan.Isu tempat sejuk dan kekosongan yang berkaitan di rantau tempatan Universe adalah salah satu "panas" dalam kosmologi moden. Dan orang boleh berharap bahawa dalam masa terdekat isu ini sama ada akan ditutup sepenuhnya, atau ia akan membawa penemuan yang sangat menarik. Pada masa ini jelas bahawa ke arah tempat sejuk ada lebih atau kurang (bergantung kepada data yang digunakan dalam kajian) kawasan jarang. Tetapi, sejauh yang dapat kita simpulkan, kawasan ini jarang – kekosongan Eridanian – tidak cukup besar dan kosong untuk menjelaskan kejadian yang sejuk. Sama ada kedua-dua fenomena ini berkaitan atau tidak jelas. Secara umumnya, hakikat mengamati kekosongan Eridanus juga merupakan topik yang menarik untuk penyelidikan: ia sangat besar, kekosongan ini. Tetapi kerana tempat yang sejuk, setakat ini semuanya tidak jelas. Dan sekali lagi: dua kelebihan kosmik – kekosongan Eridanus dan tempat radiasi relik sejuk – berlaku di tempat yang sama langit. Kebetulan? Mungkin – ya, mungkin – tidak. Perlu difahami.

Penjelasan dengan proses di alam semesta awal

Sekarang perhatikan skenario yang lebih eksotik tempat sejuk.Mereka menganggap bahawa tempat sejuk terbentuk pada saat-saat pertama selepas Big Bang. Secara umum, kita tahu sedikit tentang masa ini. Dianggarkan bahawa selepas kira-kira 10−32 c selepas Big Bang, era inflasi berakhir apabila Universe berkembang dengan percepatan. Malah lebih awal, selepas 10 tahun−36 Sejak selepas itu, terdapat era ketika interaksi kuat, lemah dan elektromagnetik digabungkan menjadi satu. Tetapi kita tidak mempunyai teori yang koheren yang akan menjelaskan proses-proses dalam era ini. Dan lebih awal, hingga 10−43 c, adalah era Planck misterius. Kami tidak faham apa ruang dan masa itu. Pelbagai andaian dan spekulasi tentang zaman awal ini meramalkan perkara-perkara misterius seperti rentetan kosmik atau monopoli. Tempat sejuk mungkin menjadi cetakan ciri awal seperti, jika ada, beberapa tekstur ruang masa yang heterogen (M. Cruz et al., 2007. Latar Belakang Ketuhar Mikro Kosmik) atau heterogeneity dalam bidang inflasi Juan C. Bueno Sánchez, 2014. Asal inflasi dari Spot Dingin (anomali).

Satu lagi penjelasan eksotik menunjukkan bahawa pada permulaan era inflasi, alam semesta kita bertembung dengan alam semesta yang lain, yang membawa kepada kemunculan tempat yang sejuk (K. Larjo, T. S. Levi, 2009).Gelembung, Gelembung, Aliran dan Hubble: Aliran Galaxy Skala Besar dari Perlanggaran Bubble Kosmologi). Teori inflasi, dalam banyak tafsirannya, menunjukkan bahawa kita hidup di alam semesta gelembung terpencil, dan masih terdapat sebilangan besar gelembung di mana, mungkin, evolusi alam semesta berjalan dengan cara yang sama sekali berbeza. Jika pada permulaan inflasi gelembung kita bertembung dengan yang lain, maka kita boleh mengharapkan untuk melihat suatu tempat atau struktur berbentuk cakera pada radiasi relik (bayangkan kita hidup dalam gelembung sabun yang pernah diseberang dengan gelembung yang lain: gelembung boleh tetap menjadi noda, dan jika terlintas dengan kuat, maka cincin akan tetap). Jika begitu, maka tempat sejuk boleh menjadi fenomena yang pertama dapat dilihat, mencerminkan fizik eksotik alam semesta awal, termasuk fizik tali.

Rajah. 7 Teori inflasi membayangkan bahawa kita hidup di alam gelembung yang terpencil, dan ada banyak gelembung lain, di mana ada alam semesta lain. Gambar dari bbc.com

Walau bagaimanapun, jangan lupa bahawa tempat sejuk mungkin hanya pembentukan rawak. Sekiranya kita mengambil parameter fizikal dunia kita dan model banyak simulasi alam Semesta, maka dalam satu daripada 50 simulasi akan ada sesuatu yang serupa dengan tempat sejuk kita. Dan ini bukan kebarangkalian yang rendah.

Sebagai kesimpulan, ia juga perlu diperhatikan bahawa titik permulaan kami, pernyataan bahawa tempat sejuk adalah sesuatu yang sangat luar biasa, tidak seperti kategori. Bagaimanakah ia menentukan bahawa struktur ini adalah anomali? Untuk melakukan ini, sebuah fungsi yang menyerupai sombrero Mexico digunakan pada peta diukur turun naik suhu CMB. Menggunakan sombreros yang berbeza, anda boleh mencari anomali saiz sudut yang berlainan. Analisis ini menunjukkan eksklusiviti tempat sejuk. Tetapi apa sebenarnya tindak balas analisis? Ternyata analisis itu bertindak balas bukan sahaja pada suhu yang rendah di tengah-tengah tempat, tetapi juga pada cincin suhu tinggi di sekelilingnya. Tanpa cincin panas ini, kepentingan tempat sejuk akan menjadi lebih rendah. Walaupun walaupun tempat sejuk tetap menjadi anomali luar biasa dan tidak dapat difahami.

Sumber:
1) A. Kovács, J. García-Bellido, 2016. Pengacau kosmik: Tempat Dingin, Supervoid Eridanus, dan Tembok Besar // Notis Bulanan Persatuan Astronomi Diraja. 21 Oktober 2016. DOI: 10.1093 / mnras / stw1752.
2) R. Mackenzie et al., 2017. Bukti terhadap pengawasan CMB Cold Spot // Notis Bulanan Persatuan Astronomi Diraja. 11 September 2017. DOI: 10.1093 / mnras / stx931.

Mikhail Stolpovsky


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: