wszechświat
dodano: 2016-08-26
Najbardziej puste miejsce we Wszechświecie

KOSMOLOGIA

Próby wyjaśnienia dziwnej zimnej plamy w kosmosie doprowadziły do odkrycia czegoś jeszcze dziwniejszego: ogromnego obszaru zawierającego bardzo niewiele materii

István Szapudi

Aby pochwycić najstarsze światło we Wszechświecie, wystarczy nastroić stary odbiornik telewizyjny na pasmo między transmitowanymi kanałami: drobne plamki tańczące na ekranie to efekt ustawicznego bombardowania anteny przez fotony, które zostały wyemitowane niedługo po Wielkim Wybuchu, czyli jakieś 13,8 mld lat temu. Fotony te przelatują przez kosmos jednakowo we wszystkich kierunkach, a ich średnia temperatura wynosi 2,7 kelwina (-270,4° C). Tworzą one obłok promieniowania zwany kosmicznym tłem mikrofalowym (cosmic microwave background; CMB). Ponieważ fotony te są tak stare, znaną dwuwymiarową mapę CMB określa się często jako „dziecięcy obraz” Wszechświata; jest ona oknem, przez które patrzymy na pierwotne warunki, które doprowadziły do powstania otaczającego nas dzisiaj kosmosu.

Na dziecięcym obrazie występują jednak pewne niedoskonałości. Fizycy tacy, jak ja, nazywają je anomaliami, ponieważ nie potrafimy ich w pełni wyjaśnić za pomocą standardowych modeli kosmologicznych. Największa z tych anomalii, odkryta w 2004 roku w danych z wystrzelonej przez NASA sondy Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), to „zimna plama” – obszar na niebie o średnicy około 20 razy większej od średnicy Księżyca w pełni. Nadlatujące z niej fotony są nadspodziewanie chłodne. Zimna plama przypomina nieco pieprzyk na naszym dziecięcym obrazie: dla jednych jest to brzydkie znamię łamiące majestatyczną symetrię CMB, dla innych – nowe zjawisko we Wszechświecie, dzięki któremu mamy jeszcze lepszą zabawę. Ja należę do drugiego obozu: zawsze fascynowały mnie anomalie CMB i ich ewentualne przyczyny.

Zagadka zimnej plamy wzbudza wśród naukowców liczne dyskusje. Jednym z wyjaśnień może być czysty przypadek: plama powstała bez specjalnych powodów. Ale prawdopodobieństwo takiego przypadku jest małe i wynosi około jednej dwusetnej. Inne wytłumaczenia są bardzo różnorodne – od czysto prozaicznych po zupełnie fantastyczne: od problemów instrumentalnych w aparaturze do analizy promieniowania po pomysły, że zimna plama jest bramą do innego wszechświata albo ukrytych wymiarów.

W 2007 roku, ekstrapolując niektóre znane zjawiska we Wszechświecie, wspólnie z innymi astrofizykami wpadłem na pomysł, że taka zimna plama może powstać, jeśli na tym samym obszarze nieba istnieje Wielka Pustka – ogromny obszar przestrzeni, w którym jest stosunkowo mało materii i galaktyk. Byłoby to najbardziej puste miejsce w kosmosie – gigantyczny jałowy teren wewnątrz stosunkowo gęstego otoczenia. Taka hipoteza ma bardzo znaczące implikacje. Gdyby taka pustka rzeczywiście istniała i była przyczyną obserwowanej przez nas zimnej plamy, to, z dość skomplikowanych powodów, stanowiłaby dowód na istnienie ciemnej energii – teoretycznego winowajcy odpowiedzialnego za przyśpieszającą ekspansję Wszechświata. Obecnie wraz z kolegami z University of Hawaii potwierdziliśmy istnienie tej pustki i znajdujemy kuszące poszlaki, że rzeczywiście jest ona przyczyną istnienia zimnej plamy.

 

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 09/2016 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
23
W 2003 r. miało miejsce całkowite zaćmienie Słońca widoczne w Australii, Nowej Zelandii, Antarktyce i Ameryce Południowej.
Warto przeczytać
Zmyl trop to użyteczna, ale i pełna powabu oraz przekonująca, kieszonkowa esencja wszystkiego, co chcielibyście wiedzieć o obronie przed inwigilacją.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

dodano: 2016-08-26
Najbardziej puste miejsce we Wszechświecie

KOSMOLOGIA

Próby wyjaśnienia dziwnej zimnej plamy w kosmosie doprowadziły do odkrycia czegoś jeszcze dziwniejszego: ogromnego obszaru zawierającego bardzo niewiele materii

István Szapudi

Aby pochwycić najstarsze światło we Wszechświecie, wystarczy nastroić stary odbiornik telewizyjny na pasmo między transmitowanymi kanałami: drobne plamki tańczące na ekranie to efekt ustawicznego bombardowania anteny przez fotony, które zostały wyemitowane niedługo po Wielkim Wybuchu, czyli jakieś 13,8 mld lat temu. Fotony te przelatują przez kosmos jednakowo we wszystkich kierunkach, a ich średnia temperatura wynosi 2,7 kelwina (-270,4° C). Tworzą one obłok promieniowania zwany kosmicznym tłem mikrofalowym (cosmic microwave background; CMB). Ponieważ fotony te są tak stare, znaną dwuwymiarową mapę CMB określa się często jako „dziecięcy obraz” Wszechświata; jest ona oknem, przez które patrzymy na pierwotne warunki, które doprowadziły do powstania otaczającego nas dzisiaj kosmosu.

Na dziecięcym obrazie występują jednak pewne niedoskonałości. Fizycy tacy, jak ja, nazywają je anomaliami, ponieważ nie potrafimy ich w pełni wyjaśnić za pomocą standardowych modeli kosmologicznych. Największa z tych anomalii, odkryta w 2004 roku w danych z wystrzelonej przez NASA sondy Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), to „zimna plama” – obszar na niebie o średnicy około 20 razy większej od średnicy Księżyca w pełni. Nadlatujące z niej fotony są nadspodziewanie chłodne. Zimna plama przypomina nieco pieprzyk na naszym dziecięcym obrazie: dla jednych jest to brzydkie znamię łamiące majestatyczną symetrię CMB, dla innych – nowe zjawisko we Wszechświecie, dzięki któremu mamy jeszcze lepszą zabawę. Ja należę do drugiego obozu: zawsze fascynowały mnie anomalie CMB i ich ewentualne przyczyny.

Zagadka zimnej plamy wzbudza wśród naukowców liczne dyskusje. Jednym z wyjaśnień może być czysty przypadek: plama powstała bez specjalnych powodów. Ale prawdopodobieństwo takiego przypadku jest małe i wynosi około jednej dwusetnej. Inne wytłumaczenia są bardzo różnorodne – od czysto prozaicznych po zupełnie fantastyczne: od problemów instrumentalnych w aparaturze do analizy promieniowania po pomysły, że zimna plama jest bramą do innego wszechświata albo ukrytych wymiarów.

W 2007 roku, ekstrapolując niektóre znane zjawiska we Wszechświecie, wspólnie z innymi astrofizykami wpadłem na pomysł, że taka zimna plama może powstać, jeśli na tym samym obszarze nieba istnieje Wielka Pustka – ogromny obszar przestrzeni, w którym jest stosunkowo mało materii i galaktyk. Byłoby to najbardziej puste miejsce w kosmosie – gigantyczny jałowy teren wewnątrz stosunkowo gęstego otoczenia. Taka hipoteza ma bardzo znaczące implikacje. Gdyby taka pustka rzeczywiście istniała i była przyczyną obserwowanej przez nas zimnej plamy, to, z dość skomplikowanych powodów, stanowiłaby dowód na istnienie ciemnej energii – teoretycznego winowajcy odpowiedzialnego za przyśpieszającą ekspansję Wszechświata. Obecnie wraz z kolegami z University of Hawaii potwierdziliśmy istnienie tej pustki i znajdujemy kuszące poszlaki, że rzeczywiście jest ona przyczyną istnienia zimnej plamy.