Kaip paaiškinti paslaptingą relikvinių spindulių šalčio vietą • Michailas Stolpovskis • Mokslinės naujienos apie "Elementus" • Kosmologija, astrofizika

Kaip paaiškinti paslaptingą reliatyvios spinduliuotės šalčio vietą

Pav. 1. Rekreacinių radiacijos svyravimų galaktikos koordinačių žemėlapis pagal Plancko kosmoso observatorijos duomenis. Mėlyna pažymėtos sritys, kurios yra maždaug pora dešimčių mikrokelvininų šaltesnės raudona. Vaizdas iš esa.int

Relicinė spinduliuotė – ankstyvosios Visatos pirminės plazmos šviesa, dabar užfiksuota mikrobangų fone – padėjo išspręsti daugelį kosmologijos klausimų. Jo dėka, Didžiojo sprogimo teorija tapo standartine visatos teorija. Ir dabar mes vis dar gauname svarbią informaciją, studijuodami reliktinę spinduliuotę. Tačiau yra ir anomalijų, dėl kurių mokslininkai dar nesupranta. Tarp jų yra šalta vieta, kuri yra susijusi su viena iš šilčiausias diskusijas šiuolaikinėje kosmologijoje.

Relicinė spinduliuotė

Pagal standartinį kosmologinį modelį, kai Visata buvo jauni (pradedant nuo kelių sekundžių po Didžiojo sprogimo ir keletą šimtų tūkstančių metų), ji buvo užpildyta karšta plazma – laisvų protonų, elektronų ir didelės energijos jonizuojančiosios spinduliuotės (fotonų) "sriuba". Jei bet kuris protonas buvo prijungtas prie elektrono, susidaręs vandenilio atomas, tuomet toks atomas iškart sulaužytas fotonais.Laikui bėgant, visata išsiplėtė, o spinduliuotės tankis ir temperatūra nukrito. Tam tikru momentu fotonų energija yra nepakankama plazmui palaikyti. Protonai ir elektronai sugebėjo suformuoti neutralius vandenilio atomus, o laisvas fotonų kelias tapo didesnis nei matomos Visatos dydis – spinduliuotė atskirta nuo materijos ir pirmą kartą po Didžiojo sprogimo visata tampa skaidri. Mes stebime išlaisvintus fotonus šiandien reliatyviosios spinduliuotės forma (2 pav.).

Pav. 2 Maždaug 400 tūkst. Metų po Didžiojo sprogimo buvo spinduliuotės atskyrimas nuo medžiagos (mažas apskritimai su raudonomis bangomis) Šiuo atveju iš kiekvieno taško radiacija iš karto išsiskleidė visomis kryptimis. Dabar, praėjus beveik 14 milijardų metų (skaičiais, 14 milijardų buvo suapvalinta iki 15), mes matome, kad ši reliatyvi spinduliuotė ateina iš visų pusių. Vaizdas iš en.wikipedia.org

Dėl visatos plitimo CMB bangos ilgis yra milimetrų diapazone, bet tuo metu, kai jis buvo išsiskleidęs, jis buvo apie 1100 kartų trumpesnis (žr. Cosmological red shift). Atitinkamai šios spinduliuotės temperatūra šiandien yra 2,7 K, o spinduliuotės metu – apie 3000 K.Šiuolaikinėje Visatoje vyrauja relinė spinduliuotė, tai yra, šie senieji fotonai netgi dabar yra daug kartų didesni nei visų žvaigždžių fotonai (3 pav.).

Pav. 3 Dangų žemėlapiai galaktikos koordinatėse skirtinguose bangos ilgiuose (nurodomi bangos ilgiai po kiekviena nuotrauka) Esant pusės milimetro bangų ilgiui, įvairūs dangaus objektai yra ryškiausi, tokie kaip Paukščių kelias ar zodiacinė šviesa (gulsčia visame danguje, ryškiausia 25 μm). Tačiau milimetro bangoje atsiranda labai šviesios spinduliuotės, kuri šviečia iš viso dangaus. Tai foninė spinduliuotė. Vaizdo šaltiniai: matomos šviesos – milkywaysky.com svetainė, bangos ilgis nuo 1,25 iki 240 mikronų – DIRBE fotometrų duomenys, ilgi bangos ilgiai – FIRAS spektrofotometrai. Abi priemonės buvo įdiegtos COBE palydovu. Tamsios juostelės dėl FIRAS žemėlapių atsiranda dėl dangaus skenavimo ypatumų; danguje nėra tokių grupių

Kalbant apie foninės spinduliuotės temperatūrą, jie reiškia, kad šios spinduliuotės dažnių spektras yra juodos kūno spektras su tam tikra temperatūra. Čia naudojamas ne visai mokslinis žodis "is" (galų gale, moksle jie tikrinami kiek teorija koreliuoja su eksperimentu).Tačiau, žvelgiant į foninės spinduliuotės spektro matavimus (4 pav.), Negalima pasakyti kitaip. Atkreipkite dėmesį, kad parodomos matavimo klaidos padaugintos iš 400, nes priešingu atveju jos nebūtų matomos. Fono spinduliuotės spektro matavimas yra pats tiksliausias matmuo visoje kosmologijoje.

Pav. 4 Fono spinduliavimo dažnio spektras (taškai su segmentaisnurodant klaidas), išmatuotas naudojant FIRAS prietaisą, ir jo palyginimas su juodos kūno spektru, kurio temperatūra yra 2.725 K. Intensyvumas parodytas kaip išmetamųjų teršalų dažnio (apatinė horizontali ašis) arba bangos ilgis (viršutinė horizontalioji ašis) Matavimo klaidos padaugintos iš 400

1964 m. Radijo astronomų Arno Penzias ir Robert Wilson atradimas reliatyviosios spinduliuotės tapo svarbiausiu Didžiojo sprogimo teorijos teisingumo patvirtinimu. Dar: mes matėme tiesiai jaunosios Visatos, kuri buvo tik apie 400 tūkst. Metų, plazmą (palyginti su dabartine Visatos amžiumi – apie 14 milijardų metų). Šiandien, stebėdami CMB spinduliuotę, vis daugiau ir daugiau sužinojame apie procesus, kurie vyko tomis ankstyvosiomis erą.

Dabar eksperimentai reliktinių spindulių stebėjimo srityje yra sutelkti į anizotropijos tyrimą. Kaip jau minėta, fono spindulių šviesa ateina pas mus iš visų pusių. CMB fotonai turi beveik tą pačią temperatūrą nepriklausomai nuo jų atvykimo krypties (ty CMB spinduliuotė yra beveik izotropinė). Tačiau taip pat yra nedidelių temperatūros svyravimų išilgai krypčių (foninės spinduliuotės anizotropija). Šių svyravimų amplitudė yra labai maža: vidutinis nuokrypis yra apie 10−5 nuo vidutinės foninės spinduliuotės temperatūros (1 pav.).

Plazmos temperatūros svyravimai ankstyvojoje Visatoje yra nustatomi atsitiktiniais procesais, todėl juos studijuoti logiška taikyti statistinius metodus. Norėdami tai padaryti, pažvelkite į svyravimų koreliacijas skirtingais kampais ir sukurkite vadinamąjį kampinio stiprumo spektrą. Temperatūros svyravimų spektras, išmatuotas įvairiais šiuolaikiniais eksperimentais, parodytas fig. 5. Tai rodo daugialypių laukų spektrą – reikšmes, atvirkščiai proporcingas kampiniam atstumui.

Pav. 5 Fono spinduliuotės temperatūros svyravimų kampinis stiprumo spektras, gautas pagal Plancko, WMAP projektų duomenis (9 metų stebėjimo galutiniai rezultatai), ACT ir SPT. Galios spektras parodo, kaip svyravimai koreliuoja skirtingomis kampinėmis svarstyklėmis. Pavyzdžiui, aukšta smailė esant 1 ° (viršutinė horizontalioji ašis; ant apatinės ašies rodo daugiapolę vertę: l = π / α, kur α yra kampas nuo viršutinės horizontalios ašies) reiškia, kad tipiškiausias svyravimų dydis yra 1 °. Pilka taškinė linija parodo eksperimentų duomenų palyginimą su standartiniu kosmologiniu modeliu. Diagrama iš "Planck" bendradarbiavimo 2013 m. "Planck 2013" rezultatų. I. Produktų apžvalga ir moksliniai rezultatai

Svarbus šių matavimų rezultatas – išmatuoto galios spektro palyginimas su lūkesčiais pagal standartinį kosmologinį modelį (kuris, primename trumpai, yra tai, kad Visata, susidedanti iš 70% tamsiosios energijos ir 25% tamsiosios medžiagos, plaukioja po Didžiojo sprogimo tai nutiko 13,8 milijardo metų). Sutapimas su teoriniu spektru pastebimas labai tiksliai, o tai patvirtina mūsų Visatos modelio teisingumą.

Šaltojo taško reliktas spinduliavimas

Reliatyviosios spinduliuotės svyravimai yra labai tolygiai paskirstyti dangaus sferoje: nematome, kad tam tikroje dangaus srityje raudonos (arba mėlynos) dėmės yra didesnės ar mažesnės. Na, tai yra, beveik nematoma. Yra mažiausiai viena anomalija, vadinama "šalta vieta" (žr. "Cold spot"). Tai yra pietinio pusrutulio Eridanus žvaigždynas ir jo spindulys yra maždaug 5 ° (6 pav.). Fono spinduliavimo temperatūra taško srityje yra 70 μK mažesnė nei vidutinė (nepaisant to, kad vidutinis dangų nuokrypis yra tik 18 μK), o jo centre temperatūra nukrenta 150 μK. "The cold spot" pirmą kartą buvo atrasta 2001 m., Naudojant WMAP, antrosios kartos kosminį mikrobangų teleskopą (pirmoji kartų eksperimentų studijavimas apie svyravimus CMB buvo 80-90s, dabar prasideda ketvirta karta).

Pav. 6 Faktinio spinduliavimo svyravimų žemėlapyje galaktikos koordinačių planas pagal Plancko palydovą. Šoninėje juostoje Daugiausia parodyta šalta vieta. Vaizdas iš astronomy.com

Tačiau pagrindinė problema netgi ne šalčio vietoje, bet jos dydžio. Tiesiog žiūrint į CMB žemėlapį sunku pasakytikad paryškinta šalta vieta yra kažkas neįprastos ir keistos. Atrodo, kad yra tiek daug raudonų (karštų), tiek mėlynų (šaltų) vietų daug didesnio dydžio. Pirmiausia reikia priminti, kad šis paveikslėlis yra rekonstruotas fono radiacijos svyravimų žemėlapis. Viskas, kas yra centrinėje horizontalioje linijoje, faktiškai paslėpta iš mūsų paukščių spinduliuotės (žr. 3 pav.). Ir norint "atimti" mūsų "Galaxy", reikalinga sudėtinga procedūra derinant dangaus žemėlapius skirtingais dažniais. Todėl mes gauname pilną relikvinių radiacijos žemėlapį, tačiau nėra daug pasitikėjimo sritimis, paslėptomis po Paukščių taku, ir paprastai jie nėra naudojami analizėje. Dauguma matomų akies vietų yra būtent šiame nepatikima žemėlapyje. Šalta vieta yra "švari", patikimai išmatuota dangaus sritis, toli nuo Pieno kelio. Antra, tai yra neįprastai šalta.

Norėdami paaiškinti, kodėl šalta vieta yra tokia keista, mes pristatome horizonto koncepciją. Horizontas yra didžiausias atstumas, kurį dalelė gali skristi nuo Didžiojo sprogimo momento, jei jis judesis prie šviesos greičio. Horizontas riboja priežastinius ryšius su visatos sritimis: nuo informacijos (ty bet kokios fizinės sąveikos) negalimaskleisti greičiau nei šviesos greitis, Visatos regionai, atskirti vienas nuo kito didesniu nei horizonto atstumu, neturėtų turėti nieko bendro su viena kitai. CMB spinduliuotės atskyrimo momentu horizonto dydis dabar matomas maždaug 1 ° kampu (nepamirškite, kad pirmoji srovės spektro smailė yra lygi 1 °). Taigi labai keista suprasti, kad šaltoje vietoje temperatūra koreliuoja 6apiedidesni atstumai. Atrodo, kad kažkas atsitiko šioje vietoje, kuri plinta greičiu, didesne nei šviesos sparta.

Iš tiesų, mokslininkai mano, kad ankstyvoje Visatoje buvo procesas, kuris išplėtė erdvę greičiau nei šviesos sparta. Šis procesas vyko infliacijos laikotarpiu, kuris baigėsi po maždaug 10 metų−33 po dideliu sprogimu. Dėl šiandieninės infliacijos, esant dideliam kampiniam atstumui matome reliktinę spinduliuotę izotropinę.

Vienas iš labiausiai paplitusių neteisingų supratimų apie "Didžiojo sprogimo" teoriją yra susijęs su tuo, kad Didysis sprogimas kyla iš singuliarumo, kuris paprasčiausiai reiškia visiškai sustabdytą. Todėl yra klausimų, tokių kaip: "Ir kur danguje yra ta vieta, kur įvyko Didysis sprogimas?" Tokio taško nėra, ir štai kodėl.Manoma, kad visata yra begalinė, nors mes visai neminimas. Ir mes taip pat žinome, kad visata plečiasi. Jei žvelgsime atgal į laiko ašį, mes atitinkamai pamatysime, kad jis suspaustas. Ir dabar klausimas yra toks: jei sukursime begalybę, kokiu momentu jis nebebus begalinis ir pavirs "nuline"? Teisingas atsakymas: jokiu būdu! Begalybės liks begalinis, net jei mes begališkai suspausti. Tas pats su Visata: jis buvo begalinis kiekviename savo istorijos momente, įskaitant Didžiojo sprogimo momentą.

Bet dabar, jei Visata nuo pat pradžių buvo begalinė, tai kodėl relikvių radiacija beveik vienoda temperatūra visame danguje? Galų gale mes sakėme, kad horizonto dydis yra tik apie 1 °! Taigi, CMB spinduliuotę turėtų sudaryti daugybė priežasčių nesuderintų sričių. Ir labai keista suprasti, kad jie yra tokie patys. Tai vadinama horizonto problema (žr. "Horizon" problemą).

Fizikai Alanas Gutas, Andrejus Linde ir Paulius Steinhardtas išsprendė šią problemą (ir keletą kitų susijusių užduočių), kuriant infliacijos teoriją, pagal kurią visa šiandien stebima Visata "išsipūstų" (angliškas žodis "pripūsti" reiškia "išpūsti") iš kai kurių mažų priežastiniu ryšiu susijusi sritis.Infliacijos teorija, kuri dažnai vertinama kaip standartinio kosmologijos modelio dalis, rodo, kad intervalas nuo 10−36 nuo iki 10−33-10−32 c po Didžiojo sprogimo, Visata išsiplėtė su dideliu pagreičiu (tada jis toliau plėtėsi, bet be greitėjimo). Nors iki šiol fizikai nepateikė bendros nuomonės, dėl kurios procesas visatos spartėjimu padidėjo infliacijos laikotarpiu, yra daug eksperimentinių požymių, kad tai iš tikrųjų buvo. Šiuo metu vyksta paskutinio infliacijos įrodymo paieška – CMB spinduliuotės poliarizacija B-režimu.

Ir dėl infliacijos, mes turėjome nelygumus Visatos tankio pasiskirstymui, iš kur vėliau formavosi galaktikos (iš pradžių šie pažeidimai buvo mikroskopiniai kvantiniai svyravimai, kurie tada "išsiplėtė" iki didelių dydžių). Vis dėlto, nors infliacija rodo mechanizmą, jungiančią Visatos kraštus virš horizontaliais atstumais, vis dar yra keista: kodėl visur relikvinių radiacijos pažeidimų dydis yra 1 ° ar mažesnis, o šalta vietoje – daugiausiai 5 °?

Taigi, trumpai apibendriname tarpines sumas. Relikvinių radiacijos žemėlapiuose yra labai keista anomalija – šalta vieta.Jis turi didelį dydį, apie 5 ° ir žemą temperatūrą – nukrypimas nuo vidutinės CMB spinduliuotės temperatūros yra beveik 10 kartų didesnis nei kitose dangaus srityse.

Paaiškinimas su "Void"

Šaltos vietos išvaizda gali būti paaiškinta bent dviem būdais: galima daryti prielaidą, kad ji kilusi iš tam tikro proceso ankstyvoje Visatoje, ir jūs galite ieškoti, ką vėliau būtų galima atspausdinti ant relikso spinduliavimo. Pirmiausia aptarsime antrąją galimybę.

Lengviausias būdas paaiškinti šalto vietos išvaizdą, darant prielaidą, kad galaktikų pasiskirstymas tam tikroje kryptyje yra tuštumų. Mes žinome, kad Visatos galaktikos sudaro didžiulę struktūrą, susidedančią iš klasterių, jungiančių jų gijas ir tarpas tarp jų.

Didelio masto Visatos struktūra naudojant kompiuterinį modeliavimą, pagrįstą standartiniu kosmologiniu modeliu. Kiekvienas šviesos taškas – galaktika. Apibūdinto ploto dydis yra daugiau nei 100 milijonų šviesmečių

Kodėl tuštuma gali paaiškinti šalčio vietą? Apsvarstykite CMB fotoną, praeinančią per tuštumą.Įvesdamas tuščią erdvę iš regiono, turinčio didesnį gravitacinį potencialą, fotonas praranda energiją dėl gravitacinio raudonojo poslinkio. Tai reiškia, kad fotonui reikia išleisti energiją, kad išeitum iš gravitacinio potencialo duobės. Išeinant iš tuštumos, fotonas vėl gauna prarastą energiją. Tačiau išsiplėtusios Visatos atveju, atsiradus vakuumui, gravitacinis potencialas nebus toks gilus, o fotonas negaus visiškai prarastos energijos. Taigi, ertmės daro foninės spinduliuotės aušintuvo fotonus. Priešingai, suskirstykite jas į šilumą. Vidutiniškai abu poveikiai kompensuoja vienas kitą. Tačiau, jei mes turime didelę tuštumą ne toli nuo mūsų, tada gali būti pastebimas mikrobangų fono spindulių fotonų aušinimas.

Tuščias šalia mus yra labiau pageidautinas paaiškinimas, kaip formuoti šalto vietoje, nei anomalija ankstyvojoje Visatoje, nes šiandien horizontas yra daug didesnis nei tuo metu. Tai yra, anizotropija artimoje aplinkoje yra labiau tikėtina, nei toli. Straipsnyje "Kosmoso sutrikdymai: šalta vieta, Eridano supervideo ir didžiosios sienos" (A. Kovács, J.García-Bellido, 2016 m. "Cosmic troubleshakers: The Cold Spot", "Eridanus Supervoid" ir "The Great Wall"), paskelbti 2016 m. Vasarą. Autoriai Andras Kovacs ir Juan Garcia-Bellido paskelbė, kad atrado tuščią šalto vietoje (šis straipsnis atneša rezultatus ir papildo ankstesnius šio klausimo tyrimus, visų pirma žr. Istvano Sapudi, Andrasho Kovacso ir kitų straipsnių straipsnį: I. Szapudi ir kt. 2015 m. Kosminio mikrobangų pagrindo nustatymas. Atrasta tuštuma Eridanus žvaigždynuose yra būtent tokia: siauras ir labai ilgas, besitęsiantis nuo mūsų iki redshift vertės z = 0,3 (tai yra, tolimoje šio tuštumos dalyje matome Visatą, kuri yra 1,3 karto mažesnė už šiuolaikinę, apie 800 Mpc).

Išsamiai išnagrinėjusi šią tuštumą, Kovacsas ir Garsija-Bellidas padarė išvadą, kad jis susideda iš mažesnių intersticinių tuštumų grandinės. Jame esantis materijos tankis yra apie 25% mažesnis už vietinės Visatos vidurkį. Tuščiosios erdvės ilgis palei akiratį yra apie 500 Mpc, o plotis – apie šimtą Mpc. Tačiau, ištyrę viską sąžiningai, mokslininkai priėjo prie išvados, kad "Eridanus" tuštuma vis dar nėra "tuščia", kad būtų galima paaiškinti šalto vietos atsiradimą. Tai gali sumažinti CMB temperatūrą šioje kryptyje tik 40 μK stebimų 150.

Pasirodo prieštaringa išvada.Viena vertus, Eridaniaus tuštuma ir šalta vieta yra aiškiai susiję tarpusavyje, nes abu jie yra toje pačioje vietoje danguje. Tačiau atrasta tuštuma yra akivaizdžiai nepakankama, kad visiškai pagrįstų šį ryšį. Ar įmanoma, kad toks ryšys egzistuoja, bet norint tai atrasti, mums reikia išsamios visos kosmologijos apžvalgos? Tada šalta vieta bus langas į naują jaudinančią fiziką!

Stotelė, ne taip greitai. Galbūt taip pat nėra naujos fizikos. 2017 m. Balandžio mėn. Straipsnyje "Instrukcija, kad egzistuoja tuštuma, susijusi su šalta foninės spinduliuotės vieta" (R. Mackenzie ir kt., 2017 m.). Istvanui Sapudi ir jo kolegoms jau minėti įrodymai prieš superobusį, sukeliančius "CMB Cold Spot", rodo, kad Eridano tuštuma ne toks didelis. Pagal jų skaičiavimus, jo dydis yra tik 100 MPa ir yra 34% mažiau tankus nei aplinkinė Visata. Ir nors pagal šiuos skaičiavimus Eridanijos vakuumas yra tuščias, tai gali paaiškinti mikrobangų fono spindulių temperatūros sumažėjimą tik 6 μK. Išilgai krypties iki šalčio vietoje vis dar yra porų tuštumų, tačiau jos yra net mažesnės nei šios, ir, apskritai, nepateikia net norimo efekto.

Būtina paaiškinti, kodėl skirtingi rezultatai gaunami skirtinguose tyrimuose.Galaktikos stebėjimas per teleskopą, mes galime labai tiksliai matuoti savo padėtį danguje, bet atstumo matavimas nėra toks lengvas uždavinys. Tai yra, kad sukurti trijų matmenų dangaus žemėlapį, yra dvi gerai išmatuotos koordinatės, o viena – blogai išmatuota. Norint nustatyti atstumus, reikalingas raudonojo poslinkio matavimas, kuris, kaip minėta pirmiau, rodo, kiek mažesnė Visata tuo metu, kai buvo išmestas šviesa iš tolimosios galaktikos. Tiesą sakant, raudonasis poslinkis yra atstumų matavimas per labai ilgus atstumus (nuo ~ 100 Mpc). Savo ruožtu raudonas poslinkis matuojamas žvaigždžių spektrais: pats terminas "raudonas poslinkis" reiškia, kad tolimų objektų šviesos spektrai nukreipiami į ilgas bangas (jie atrodo labiau raudoni). Todėl, norint išmatuoti raudonąjį poslinkį, reikia naudoti ne paprastą teleskopą, bet tam tikrą prietaisą, kuris yra jautrus spinduliuotės bangos ilgiui.

Naudojami du metodai: fotometriniai ir spektrometriniai. Fotometrinė lemia tai, kad teleskopas pastebi danguje kelis bangos ilgius, kiekvieną bangos ilgį atskirai (apytiksliai, kaip ir skaitmeniniame fotoaparate: raudonos, žalios ir mėlynos spalvos paimamos atskirai).Fotometrinis metodas leidžia vienu metu ištirti visus objektus teleskopo matymo lauke. Tačiau tuo pačiu metu jis prasto spektro jautrumo. Spektrometrinis metodas – spektrometro naudojimas atskirai kiekvienam objektui teleskopo vaizdo srityje. Tai užtikrina puikų spektro matavimą. Tačiau šį matavimą sunku atlikti visiems objektams, kurie yra matomi teleskopuje (matuoti kiekvieno objekto spektrą reikia laiko, nors ir mažo). Todėl reikia pasirinkti, kokiems objektams matuoti spektrą, o kuris ne. Pasirodo, kad abu metodai duoda klaidų: fotometrijoje tai yra raudonos pamainos matavimo paklaida, o spektrometryje klaida yra dėl riboto pavyzdžio. Pirmame aptariamuose straipsniuose buvo naudojami fotometriniai ir spektrometriniai matavimai, o spektrometriniai duomenys daugiausia buvo sutelkti į mažesnes raudonojo poslinkio reikšmes (artimiausias mums regionas). Naudojamuose kataloguose yra beveik 100 tūkstančių galaktikų, tačiau dauguma jų yra raudonajame posūkyje z <0,1 Antrame straipsnyje buvo naudojami spektrometriniai duomenys iki redshift vertės. z = 0,4, bet tuo pat metu straipsnio autoriai galėjo ištirti tik 7000 galaktikų.

Apibendrinant.Šaltos vietos ir susijusios tuštumos klausimas Visatos vietiniame regione yra vienas iš "šiltų" šiuolaikinės kosmologijos. Ir galima tikėtis, kad artimiausiu metu šis klausimas bus arba visiškai uždarytas, arba jis atneš labai įdomių atradimų. Šiuo metu akivaizdu, kad šaltos vietovės kryptimi yra daugiau ar mažiau (priklausomai nuo tyrime naudojamų duomenų) ribotą plotą. Tačiau, kiek galime daryti išvadą, ši ribota sritis – Eridanus tuštuma – nėra pakankamai didelė ir tuščia, kad būtų galima paaiškinti šalto vietos atsiradimą. Nesvarbu, ar šie du reiškiniai yra susiję, ar ne, nėra aišku. Paprastai pats Eridanus tuštumos stebėjimo faktas taip pat yra įdomi tyrimų tema: ji yra labai didelė, ši tuštuma. Bet dėl ​​šalto vietos iki šiol viskas yra kažkaip neaiškus. Ir dar kartą: dviejuose danguje įvyko du kosminiai keiksmai – Eridanos tuštuma ir šalta reliatyvios spinduliuotės vieta. Sutapimas? Gal – taip, gal – ne. Reikia suprasti.

Paaiškinimas procese ankstyvoje visatoje

Dabar apsvarstykite daugiau egzotiškų šaltųjų vietų scenarijų.Jie daro prielaidą, kad šalta vieta susidarė per pirmąsias akimirkas po Didžiojo sprogimo. Paprastai apie šį laiką mes mažai žinome. Manoma, kad maždaug po 10−32 c po "Didžiojo sprogimo" infliacijos era pasibaigė, kai visata plinta paspartėjus. Net anksčiau, po 10−36 Kadangi po to atsirado eros, kai stiprios, silpnos ir elektromagnetinės sąveikos buvo sujungtos į vieną. Bet mes neturime nuoseklios teorijos, kuri paaiškintų šios epochos procesus. Ir net anksčiau, iki 10−43 c, buvo paslaptinga Planko era. Mes visai nesuprantame, kokia erdvė ir laikas buvo tada. Įvairios spekuliacijos ir spekuliacijos apie ankstyvesnius eros prognozuoja tokius paslaptingus dalykus, kaip kosminės eilutės ar monopoliai. Šalta vieta gali pasirodyti tokio ankstyvo požymio atspaudas, jei, pavyzdžiui, egzistuoja kai kurios nevienalyčios erdvės ir laiko struktūros (M. Cruz ir kt., 2007 "Kosminis mikrobangų fonas"). Juan C. Bueno Sánchez, 2014. "Šalto taško infliacijos kilmė" (anomalija).

Dar vienas egzotiškas paaiškinimas rodo, kad infliacijos eros pradžioje mūsų Visata susidūrė su kita visata, dėl kurios atsirado šalta vieta (K. Larjo, T. S. Levi, 2009.Bubble, Bubble, Flow ir Hablas: didelio masto galaktikos srautas iš kosminių burbulų susidūrimų). Infliacijos teorija, daugeliu jo interpretacijų, rodo, kad mes gyvename tam tikroje izoliuotoje "burbulo" visatoje ir kad vis dar yra daugybė burbulų, galbūt visatos evoliucija kilo visiškai kitaip. Jei infliacijos pradžioje mūsų burbulas susidūrė su kitu, mes galime tikėtis, kad relikvinės spinduliuotės pamatysite vietoje ar disko formos struktūrą (įsivaizduokite, kad mes gyvename muilo burbulu, kuris kadaise buvo perkeltas su kitu burbulu: jei jie truputį kirto, tada mūsų burbulas gali likti dėmelis, o jei stipriai kirto, tada žiedas išliks). Jei taip, tada šalta vieta gali tapti pirmuoju pastebimu reiškiniu, atspindinčiu ankstyvosios visatos egzotišką fiziką, įskaitant styginių fiziką.

Pav. 7 Infliacijos teorija reiškia, kad mes gyvename izoliuotoje burbulo visatoje ir yra daugybė kitų burbulų, kur gali būti kitų visatų. Paveikslas iš bbc.com

Tačiau nepamirškite, kad šalta vieta gali būti tik atsitiktinis formavimas. Jei mes atsižvelgsime į mūsų pasaulio ir modelio fizinius parametrus daug atsitiktinių Visatos modelių, tuomet viename iš 50 simuliacijų bus kažkas panašaus į mūsų šalčio vietą. Ir tai nėra tokia maža tikimybė.

Apibendrinant, taip pat verta paminėti, kad mūsų atspirties taškas, teiginys, kad šalta vieta yra kažkas labai neįprastas, nėra toks kategoriškas. Kaip paprastai nustatoma, kad ši struktūra yra anomalinga? Norėdami tai padaryti, funkcija, primenanti Meksikos sombrero, naudojama išmatuota foninės spinduliuotės temperatūros svyravimo struktūra. Naudodamiesi skirtingais sombreros, galite ieškoti skirtingo kampo dydžio anomalijų. Ši analizė rodo, kad šalta vieta yra išskirtinė. Bet ką konkrečiai atsako analizė? Pasirodo, kad analizė reaguoja ne tik į žemą temperatūrą taško centre, bet ir į aplinkinio aukščio temperatūros žiedą. Be šio karšto žiedo, šaltos vietos reikšmė būtų mažesnė. Nors net ir tada šalta vieta išlieka išskirtinė ir nesuprantama anomalija.

Šaltiniai:
1) A. Kovácsas, J. García-Bellido, 2016. Kosminiai neramumai: šalta vieta, Eridanus supervoidas ir didžiosios sienos // Mėnesiniai pranešimai apie Karališkosios astronomijos draugiją. 2016 m. Spalio 21 d. DOI: 10.1093 / mnras / stw1752.
2) R. Mackenzie ir kt., 2017 m. Įrodymai prieš CMB "Cold Spot" priežiūrą // Mėnesiniai pranešimai apie Karališkosios astronomijos draugiją. 2017 m. Rugsėjo 11 d. DOI: 10.1093 / mnras / stx931.

Michailas Stolpovskis


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

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