«Ось зла»: как странная аномалия чуть было не подорвала веру в современную космологию — Naked Science
18 минут
Редакция
13

«Ось зла»: как странная аномалия чуть было не подорвала веру в современную космологию

3.5

Казалось бы, современное понимание устройства Вселенной уже устоялось и общепризнано. Но время от времени его приходится оборонять от так называемых аномалий, необъяснимых отклонений от нормы, ставящих стандартную модель под сомнение. Расскажем сегодня о том, как странный космологический феномен, по своему характеру и некоторому стечению обстоятельств получивший название «Ось зла», чуть было не сломал современную космологию.

Космос
©Wikipedia

Эхо Большого взрыва

Земля смотрит в небо тысячами глаз-телескопов. Еще несколько десятков размещены на орбите. Первые телескопы были оптическими и предназначались для наблюдения световой части спектра электромагнитного излучения, которая доступна человеческому глазу. Современные же всматриваются в бездонное космическое пространство и наблюдают его объекты во всем спектре электромагнитного излучения. К примеру, космическая обсерватория Swift. Она предназначена для регистрации и наблюдения космических гамма-всплесков – исполинских выбросов энергии, наблюдаемых в отдаленных галактиках. Место коротковолнового гамма-излучения в самом начале электромагнитного спектра. Российская орбитальная обсерватория «Радиоастрон» изучает черные дыры и нейтронные звезды в радиодиапазоне, ближе к другому концу спектра.

Некоторые орбитальные обсерватории известны больше, некоторые меньше. Возглавляет рейтинг популярности космический телескоп «Хаббл», находящийся на орбите уже 27 лет. Он изучает космос в видимом, ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Широко известен и «Кеплер», оснащенный сверхчувствительным фотометром, работающим в диапазоне 430–890 нм (видимый и инфракрасный диапазоны) и способный одновременно наблюдать за колебанием яркости 145 000 звезд.

Но есть среди них орбитальные обсерватории, основное предназначение которых не отдельные звезды, планеты или галактики, а сама Вселенная. Цель их нахождения на орбите – помочь астрономам разобраться в структуре нашей Вселенной, попытаться понять ее историю.  А возможно, и увидеть через стену невероятных расстояний и другие вселенные.

Запущенная NASA в июне 2001 года обсерватория WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) относилась именно к таким. Аппарат предназначался для изучения фонового реликтового излучения, которое образовалось в результате Большого взрыва. До октября 2010 года он находился в 1,5 млн км от Земли на орбите около точки Лагранжа L2 системы Солнце – Земля. В период с 2001 по 2009 год он сканировал небесную сферу и передавал результаты наблюдений на Землю. На основании данных, полученных телескопом, была составлена подробная радиокарта неба на нескольких длинах электромагнитных волн: от 1,4 см до 3 мм, что соответствует микроволновому диапазону.

Реликтовое излучение заполняет Вселенную равномерно. Это фоновое микроволновое излучение, которое возникло в эпоху первичной рекомбинации водорода, своеобразное «эхо» Большого взрыва. Оно обладает высокой степенью изотропности, то есть однородности во всех направлениях.  Его спектр излучения соответствует спектру излучения абсолютно черного тела с температурой 2,72548 ± 0,00057 К. Максимум излучения приходится на электромагнитные волны длиной 1,9 мм и частотой 160,4 ГГц, (микроволновое излучение). Не вдаваясь в детали, на шкале электромагнитного излучения это между тепловым инфракрасным излучением и частотами сотовой связи, радио- и телевещания. Микроволновое реликтовое излучение изотропно с точностью до 0,01 %. Именно об этом говорит чередование «теплых» оранжевых  и «холодных» синих областей на радиокартах космических аппаратов. Оно обладает некоторой анизотропией в малых масштабах.

В 2010 году обсерватория закончила свою миссию. Так же, как когда-то WMAP сменил на своем посту космическую обсерваторию COBE (Cosmic Background Explorer), также известную как Explorer 66, так и его заменила более чувствительная и современная европейская обсерватория «Планк» (Planck), размещенная в той же точке L2. Planck имеет более высокую чувствительность и работает с более широким диапазоном частот.

Сравнение результатов от COBE, WMAP и Planck. Иллюстрация того, насколько отличается чувствительность их измерительных приборов. /© wikipedia.org

Пронзенная осью

Основным положением современной космологии, на котором основано большинство современных моделей устройства Вселенной, является так называемый космологический принцип. Согласно ему, в один и тот же момент времени каждый наблюдатель, где бы он ни находился и в каком направлении бы ни смотрел, обнаружит во Вселенной в среднем одну и ту же картину.

Вот эта независимость от места наблюдений, равноправие всех точек пространства называется однородностью. А независимость от направления наблюдений, отсутствие выделенного направления в пространстве, то есть то, что Вселенная не предпочитает одно направление другому, – изотропией. А ее отсутствие – анизотропией.

Все бы ничего, да только в процессе обработки данных, полученных зондом WMAP, были сделаны выводы как раз о такой анизотропии Вселенной. Результаты анализа данных показывали на наличие в космосе некой протяженной области, вокруг которой и происходит ориентация всей структуры Вселенной. То есть в космосе все-таки есть направление, в котором выстраиваются галактики и крупные космические объекты. Это явление, способное сломать современное представление о Вселенной, и было названо «Осью зла». Сам термин ввел в употребление работающий в Великобритании португальский физик и космолог Жуан Магейжу (João Magueijo).

Синие области наиболее «холодные», оранжевые – «теплые». Белая линия – «Ось зла». Обведена овалом – Сверхпустота Эридана. /© wikipedia.org

Такое название, как считается, связано не столько с «геометрией» феномена, сколько с тем влиянием, которое феномен может оказать на современные сложившиеся представления о Вселенной. Кроме всего прочего, за несколько лет до этого президент США Джордж Буш ввел такой же термин по отношению к странам, которые, по мнению США, спонсируют международный терроризм и представляют угрозу миру и стабильности на планете.

Стоит отметить, что некоторой неоднородностью и анизотропией наша Вселенная обладает. В противном случае не было бы ни галактик, ни звезд, ни планет. И, в конце концов, нас с вами тоже. Все это является отклонениями от однородности Вселенной. Космологический принцип применяется к  очень большим масштабам, значительно превышающим размер скопления галактик. Речь идет о сотнях миллионов световых лет. В меньших масштабах неоднородность возможна как следствие вызванных Большим взрывом квантовых флуктуаций.

Магейжу, наблюдая за «теплыми» (оранжевыми) и «холодными» (синими) областями флуктуаций микроволнового реликтового излучения, сделал интересное открытие. Он установил, что и на самых больших масштабах флуктуации реликтового излучения (колебания температуры) расположены не случайным образом, а относительно упорядоченно.

Отдельным примером проявления такой анизотропии является реликтовое холодное пятно в созвездии Эридана. Здесь микроволновое излучение значительно ниже, чем в окружающих его областях. Составляющая почти миллиард световых лет в поперечнике Сверхпустота Эридана имеет гораздо меньше звезд, газа и галактик, чем обычно.

Точного понимания того, что могло бы стать причиной такой зияющей дыры, сейчас нет. Профессор Лаура Мерсини-Хаутон (Laura Mersini-Houghton) из Университета Северной Каролины дает этому свое, захватывающее, объяснение: «Это однозначно отпечаток другой вселенной за пределами нашей собственной».

Показалось?

И вот в 2009 году ЕКА вывело на орбиту более совершенный телескоп «Планк».  Космический аппарат имел на борту два инструмента для исследования неба: низкочастотный приемник, охватывающий диапазон частот от 30 до 70 ГГц, что соответствует волнам длиной примерно от 4 до 10 мм, и высокочастотный приемник с частотой от 100 до 857 ГГц и длиной волн от 0,35 до 1 мм. Собранное излучение на приборы фокусируется системой из двух зеркал – главного, размером 1,9 на 1,5 м, и вторичного, размер которого 1,1 на 1,0 м. Приемники телескопа были охлаждены практически до абсолютного нуля, работая при температуре –273,05 °C, то есть на 0,1 °С выше абсолютного нуля. Наблюдение за небом «Планк» продолжал вплоть до исчерпания в январе 2012 года жидкого гелия, охлаждающего приемники.

Телескоп «Планк» в точке Лагранжа L2 системы Солнце – Земля /© popsci.com

Он должен был опровергнуть результаты, полученные WMAP, или, напротив, их подтвердить. И первый анализ полученных данных, проведенный в 2013 году, показал, что «Ось зла» во Вселенной действительно существует. Но на тот момент еще не были опубликованы все полученные космическим аппаратом данные.

И только в прошлом году, опираясь уже на результаты анализа полного набора данных с телескопа, команда исследователей Университетского колледжа Лондона (University College London, UCL) и Имперского колледжа (Imperial College London) установила, что на самом деле никакой «оси» не существует. Данные, полученные с телескопа в период с 2009 по 2013 год, были проанализированы с помощью суперкомпьютера. Результаты анализа показали: Вселенная изотропна.  Исследование британских астрономов было опубликовано в мае 2016 года журналом Physical Review Letters.

Даниела Сааде (Daniela Saadeh), исследователь-космолог из отдела физики и астрономии Университетского колледжа Лондона, принимавшая участие в исследовании, не скрывает своей радости: «Можно сказать, что мы спасли космологию от полного пересмотра».

В пояснении к результатам исследования, размещенном на сайте колледжа, Даниела объясняет: «Результаты исследования являются лучшим доказательством того, что Вселенная одинакова во всех направлениях. Наше нынешнее понимание устройства Вселенной строится на предположении, что она не предпочитает одно направление другому. Но нужно понимать, что теория относительности Эйнштейна в принципе не отрицает возможность существования несбалансированного пространства. Вселенные, которые вращаются или растягиваются, вполне могут существовать, поэтому очень важно, что в нашем случае это не так. Хотя мы, конечно, не можем полностью исключать этого, но наши вычисления говорят о том, что вероятность этого только один к 121 000».

Сканирование небесной сферы телескопом «Планк» /© esa.int

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
11 часов назад
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

9 часов назад
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Позавчера, 15:24
5 минут
Илья Ведмеденко

Военно-морской флот получил многоцелевую атомную подводную лодку К-561 «Казань». Это один из самых совершенных кораблей такого типа в мире.

2 мая
62 минуты
Николай Цыгикало

Знаменитый ракетный комплекс «Искандер» стал одним из символов российской военной мощи. Он не покидает центра внимания экспертов и средств массовой информации, а его тактико-технические характеристики приводятся в каждом информационном ресурсе военной тематики. Но цифры цифрами, а что за ними? Посмотрим на работу «Искандера» с разных сторон, чтобы разобраться в принципах действия и логике конструктивных решений. Тогда глубина понимания позволит пройти дальше одних лишь цифр ТТХ, и при всей важности они окажутся не на первом месте. Наш материал — самый полный рассказ о работе «Искандера» в открытом доступе.

6 мая
17 минут
Александр Березин

SpaceX после затяжной серии аварий нормально посадила прототип Starship SN15. Огромная стальная ракета поднялась в воздух на десять километров, выполнила там сложные кульбиты, которые не могла сделать ни одна ракета ранее, а затем плавно опустилась вниз. Одни говорят, что это революция, другие — что «СССР так умел полвека назад». Кто прав и что будет дальше? Попробуем разобраться.

4 мая
4 минуты
Ольга Иванова

Ученые из Финляндии определили причины того, почему «собака бывает кусачей» по отношению к человеку и другим животным.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

13 Комментариев

08.01.2021
-
0
+
Хрень какая-то, либо автор статьи сам не понимает о чем пишет, либо британские учёные такие британские... На снимке явно видна "Ось зла", но из статьи получается вывод, что британские учёные посовещались и решили что это все хрень полная, не объясняя почему, типа мы так решили и теперь живите с этим, их доводы притянуты за уши и Сильно теоритичны
-
0
+
Я считаю, что невозможно заявлять хоть о каком то известном и общепринятом понимании вселенной, если текущая модель предполагает, 90% вселенной состоят из некоей "темной материи" о которой никто ничего не знает и нет никаких предположений как узнать хоть что нибудь. Согласитесь, глупо. Человечество как слепой котенок на ощупь познает окрестности коробки, где он родился. Но уже имеет устоявшееся представление об окружающем мире...
-
0
+
Хм, на последнем снимке как раз так и видна неоднородность в виде красной полосы
-
2
+
Ну так в чём ошибка-то была? Неужели никто не изучает почему предыдущие данные были такими?
24.05.2018
-
0
+
Я вообще предполагал полную независимость галактик друг от друга, за счет аномалии которая уравновешивала структуру возможно на антиматерии. Но есть и другая модель в которой любая структура вселенной проходит одни и теже этапы развития от планеты до мега галактики, вселенной, мультивселенной как матрешка. Вероятно структура вселенной полностью повторяет строение галактики, тоесть галактики также движутся по орбитам вокруг центра, также происходит расширение и ЧД образуют новые галактики. Тогда должен быть центр вокруг которого большое скопление крупных галактик. Но таким образом можно расширять модель до бесконечности, за мульти вселенными мегамультивселенные и тд без конца.... Должна быть структура которая существует паралельно или зеркально вселенной, которая развивается и расширяется, но увы ни одного намека даже на строение.
    24.05.2018
    -
    0
    +
    Если галактики вертятся вокруг одного центра вселенной, тогда должны быть различия в скоростях движения галактик, тоесть чем ближе к центру от нас тем больше различие в скорости. Также скопление крупных галактик вокруг центра, но нужно учитывать мегагиганские размеры вселенной. Аномалия которая могла бы уравновесить должна поглощать энергию из вселенной для того чтобы существовало расширение и был дефицит.
Что хорошо научились делать создатели и последователи СМ, так это очень успешно игнорировать неудобные факты, которых уже очень много. А за "бритву Оккама" я уже молчу! Предлагаю прочесть: http://gsjournal.net/Science-Journals/Research%20Papers/View/6791
И первый анализ полученных данных, проведенный в 2013 году, показал, что «Ось зла» во Вселенной действительно существует. Но на тот момент еще не были опубликованы все полученные космическим аппаратом данные. И только в прошлом году, опираясь уже на результаты анализа полного набора данных с телескопа, команда исследователей Университетского колледжа Лондона (University College London, UCL) и "Имперского колледжа (Imperial College London) установила, что на самом деле никакой «оси» не существует. Данные, полученные с телескопа в период с 2009 по 2013 год, были проанализированы с помощью суперкомпьютера. Результаты анализа показали: Вселенная изотропна. Исследование британских астрономов было опубликовано в мае 2016 года журналом Physical Review Letters"...И НИ ОДНОГО ДОКАЗАТЕЛЬСТВА, КРОМЕ "СУПЕРКОМПЬЮТЕРА"! а КАК ЖЕ БЫТЬ С ОБРАБОТКОЙ ДАННЫХ ПРЕДШЕСТВЕННИКА ПЛАНКА - ТЕЛЕСКОПА WMAP? ИХ ТАК ЖЕ НАДО "ПЕРЕДЕЛАТЬ"...ШОБ НЕ ПРОТИВОРЕЧИИ ПЛАНКУ? СЛОВОМ: ЦИНИЗМ, ЛЖЕСВИДЕТЕЛЬСТВОВАНИЕ И ...НЕТУ СЛОВ!
«Можно сказать, что мы спасли космологию от полного пересмотра»! М-д-а! Это похоже на диагноз! Ребята так заврались со своей пресловутой стандартной моделью (СМ), что рады любому случаю отсрочить её погибель! Говорите, что закрыли Ось Зла? А когда закроете следующие "аргументы и факты", которые по-круче Оси: 1. Спиновая аномалия "левых" и "правых" галактик, что расположены в разных и диаметрально противоположных частях небесной сферы, которые никаким иными причинами не объяснить, кроме как вращением Вселенной, что (и только одно это!) полностью опровергает космологический принцып, лежащий в основе СМ! 2. Тёмные потоки Кашлинского - полёт сотен и тысяч скоплений и мегаскоплений галактик в одном направлении! Разве это не новая Ось? Назовём её "Ось Добра", ну и как будете радоваться или плакать? 3. Громадное отличие красных смещений у разных галактик, находящихся во взаимодействии друг с другом, т.е. находящихся на одном космологическом расстоянии! Ждем-с опровержений! Но, думаю, не дождёмся - кишка тонка опровергать Нашу Реальность своими убогими хвормулами! 4. Войды, окольцованные ожерельями из спиральных галактик, цепочки кавзаров гигантских протяжённостей и ещё гигантские Стены и прочие горные хребты - самые крупные структуры во Вселенной, на образование которых нужны сроки в сотни раз большие времени "существования Вселенной" по оценкам пресловутой Стандартной Модели, построенной на основании сказания о Большом Взрыве!. 5. Могу добавить ещё, но пожалею опровергателей Оси Зла, живите, дерзайте, опровергайте дальше...только врать перестаньте!
Бред...
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: