Дипольная анизотропия реликтового излучения (CMB), представляющая собой наибольший перепад температур, фиксируемый в фоновом излучении, оставшемся после Большого взрыва, ставит под сомнение устоявшиеся представления о симметрии Вселенной. Кредит изображения: За дополнительную плату.
О форме космоса мы задумываемся редко, однако новое исследование, опубликованное группой ученых, указывает на то, что Вселенная может быть асимметричной или, иными словами, однобокой — то есть неодинаковой во всех направлениях. Стоит ли нам испытывать беспокойство по этому поводу? Современная «стандартная космологическая модель», описывающая динамику и структуру всего мироздания, базируется исключительно на предположении об изотропности (одинаковом виде во всех направлениях) и усреднении в больших масштабах. Однако ряд так называемых «напряжений» — то есть расхождений в данных — бросает вызов концепции единообразной Вселенной.
В недавно опубликованной статье исследователи утверждают, что одно из наиболее значительных таких противоречий, известное как космическая дипольная аномалия, представляет собой серьезный вызов самому распространенному описанию космоса — модели Lambda-CDM. Что же представляет собой эта аномалия и почему она создает столь серьезные проблемы для общепринятого понимания Вселенной?
Загадочное космическое несоответствие позволяет предположить, что Вселенная, возможно, не так симметрична, как далеко простираются ученые.
Начнем с микроволнового фонового излучения (CMB), являющегося реликтовым излучением, сохранившимся после Большого взрыва. Это излучение распределено по небу с точностью до одной стотысячной доли. Благодаря такой равномерности космологи чувствуют уверенность, моделируя Вселенную с использованием «максимально симметричного» описания пространства-времени, основанного на общей теории относительности Эйнштейна. Это симметричное видение, при котором космос выглядит одинаково везде и во всех направлениях, известно как описание FLRW, что значительно упрощает решение уравнений Эйнштейна и построение модели Lambda-CDM.
Тем не менее, существует несколько важных аномалий, включая широко обсуждаемое напряжение Хаббла. Оно названо в честь Эдвина Хаббла, который в 1929 году открыл расширение Вселенной. Напряжение начало проявляться при сопоставлении различных наборов данных в 2000-х годах, в основном полученных с космического телескопа «Хаббл», а также из недавних данных со спутника «Гайя». Это противоречие является космологическим разногласием, когда результаты измерений, выполненных разными методами, не совпадают.
скорости расширения Вселенной в первые дни ее свечения не соответствовало измерениям из соседней (более поздней) Вселенной.
Космическая дипольная аномалии способствует гораздо меньшему вниманию, чем напряжению Хаббла, но она даже более фундаментальна для нашего понимания космоса. Так что же это такое?
Установив, что космический микроволновый фон симметричен в больших масштабах, были обнаружены вариации этого реликтового генератора великого взрыва. Одно из наиболее значимых называется дипольной анизотропией реликтового излучения. Это самая большая разница температур в реликтовом спектре, одна где сторона неба горячее, а противоположная холоднее – примерно на одну тысячную. Считается, что это связано с локальным движением Солнечной системы.
Таким образом, он не бросает вызов модели Вселенной Lambda-CDM. Но нам предстоит найти соответствующие изменения и в других астрономических данных.
В 1984 году Джордж Эллис и Джон Болдуин задались вопросом, существует ли подобная вариация, или «дипольная анизотропия», или «дипольная анизотропия». В небе существует распространение дальних астрономических источников, таких как радиогалактики и квазары. Источники должны быть очень отдаленными, поскольку более узкие источники могут создать ложный «кластерный диполь».
Если “симметричная вселенная” Предложение о FLRW верно, что это изменение в дальних астрономических источниках должно напрямую определять наблюдаемые изменения реликтового движения. В честь астрономов такой известный тест как Эллиса-Болдуина.
Согласованность между вариациями CMB и материями будет поддерживать стандартную модель Lambda-CDM. Discord напрямую оспорит это, как и описание FLRW. Поскольку это очень точный тест, каталог данных, выбранный для его региона, стал доступен лишь в последнее время.
В результате Вселенная не проходит тест Эллиса-Болдуина. Изменение материи не соответствует такому в реликтовом излучении. Поскольку варианты возможных ошибок совершенно различны для телескопов и спутников, а также для разных длин волн в спектре, можно надеяться на то, что тот же самый результат получается с наземными радиотелескопами и спутниками, наблюдающими в волнах средней длины.
Таким образом, космическая дипольная аномалия зарекомендовала себя как серьезный вызов космологической модели, даже если астрономическое сообщество предпочло бы ее в некоторой степени соседства.
Возможно, это связано с тем, что не существует простого пути решения этой проблемы. Для этого необходимо проехать не только от модели Lambda-CDM, но и от самого описания FLRW, и вернуться к исходной остановке.
Тем не менее, направляйте лавина данных от новых спутников, таких как Euclid и SPHEREx, а также телескопов, таких как обсерватория Веры Рубин и Square Kilometer Array. Вполне возможно, что вскоре мы сможем получить новые смелые идеи о том, как построить новую космологическую модель, используя последние достижения в области искусственного интеллекта (ИИ), называемого машинным обучением.
Исследование фундаментальной физику будет включать в себя – – и о нашем внешнем мире.
__GTAG8__