Czy wszechświat się obraca?


Czy wszechświat się obraca?

Czy wszechświat jest błystką?

Kredyt: Shutterstock

Jeśli rozejrzysz się w przestrzeni, zauważysz wiele rzeczy – planety, gwiazdy, księżyce, nawet sama galaktyka – mają jedną wspólną cechę: wirują. Czy więc wszechświat także się kręci?

Ta tajemnica jest kosmologią, którą kosmolodzy intensywnie studiują, ponieważ może ona powiedzieć nam o fundamentalnej naturze wszechświata.

„To bardzo abstrakcyjne pytanie, podobnie jak większość kosmologii, ale ci z nas, którzy badają kosmologię, uważają, że jest to sposób na badanie podstawowej fizyki” – powiedziała Tess Jaffe, astrofizyk z University of Maryland i asystentka naukowca w NASA Goddard Space Centrum lotów. „Są pewne rzeczy, których nie możemy przetestować w laboratorium na Ziemi, więc używamy wszechświata i geometrii wszechświata, które mogłyby nam powiedzieć coś o podstawowej fizyce”. [If There Were a Time Warp, How Would Physicists Find It?]

Naukowcy, myśląc o podstawowej naturze wszechświata, zaczęli od założenia, że ​​wszechświat nie obraca się i jest izotropowy, co oznacza, że ​​wygląda tak samo we wszystkich kierunkach. To założenie jest zgodne z równaniami Einsteina, ale nie jest przez nich wymagane. Z tego myślenia naukowcy zbudowali standard modelu kosmologicznego, który opisuje wszechświat.

"To [assumption] jest naprawdę zakodowany w sposobie przeprowadzania naszych obliczeń, w sposobie analizowania danych, w sposobie, w jaki robimy wiele rzeczy, ”Daniela Saadeh, pracownik naukowy w Szkole Fizyki i Astronomii na Uniwersytecie Nottingham w Wielka Brytania, powiedział Live Science. „Ale musisz to przetestować. Nie możesz mieć nadziei na najlepsze. ”

Aby sprawdzić, czy te założenia dotyczące wszechświata i jego fundamentalnej fizyki były słuszne, naukowcy zebrali obserwacje, aby przetestować swoje modele. W szczególności wykorzystali światło z kosmicznego mikrofalowego tła lub w skrócie CMB. To światło jest najstarsze, jakie możemy zaobserwować – emitowane zaledwie 380 000 lat po Wielkim Wybuchu – i jest skarbnicą informacji dla kosmologów badających wszechświat.

CMB wygląda niemal identycznie we wszystkich kierunkach, ale występują niewielkie różnice w jego temperaturze, zaledwie tysięczne stopnia, na które wpływ miała historia, zawartość i geometria wszechświata. Badając te różnice, naukowcy mogą zobaczyć, czy wszechświat został w jakikolwiek sposób wypaczony, co sugerowałoby obrót lub ekspansję, która jest zwiększana w jednym kierunku bardziej niż w innym. Pomiary polaryzacji światła – zasadniczo jego orientacji – mogą podobnie dostarczyć informacji o geometrii wszechświata.

Naukowcy odkryli, że światło CMB nie wykazuje żadnych dowodów na to, że wszechświat się obraca. Ponadto prawdopodobieństwo, że wszechświat jest izotropowy, wynosi od 120 000 do 1, co oznacza, że ​​wygląda tak samo, niezależnie od kierunku, w którym patrzysz, według badania z 2016 roku w czasopiśmie Physical Review Letters, prowadzonego przez Saadeha i Stephena Feeneya, astrofizyka z Imperial College Londyn. Inne badanie wykazało, że 95% szans, że wszechświat jest jednorodny – co oznacza, że ​​jest taki sam wszędzie na dużych skalach.

Wszystkie te badania sugerują, że wszechświat jest w dużej mierze jednolity i nie wiruje. Ten wniosek jest taki, który prawdopodobnie się nie zmieni. Przyszłe pomiary polaryzacji CMB mogą ulec poprawie w ciągu najbliższych kilku dekad, ale nowe dane raczej nie zakwestionują wcześniejszych ustaleń.

„Scharakteryzowaliśmy [temperature] sygnalizuję, że jest tam, w zasadzie tam, gdzie nie ma dla nas żadnych dalszych informacji – powiedział Jaffe na żywo w Science. [new polarization data] miałoby to duży wpływ na kwestię rotacji, właśnie dlatego, że rotacja jest sygnałem, który spodziewalibyśmy się zobaczyć w bardzo dużych skalach i który został mniej lub bardziej wykluczony przez dane, które już mamy.

Podczas gdy rezultat, którego wszechświat się nie obraca, jest z pewnością ulgą dla kosmologów, którzy oparli swoje modele na tym założeniu, daje nam to również interesującą perspektywę na nasze miejsce we wszechświecie.

„Naprawdę zaczęliśmy jako ludzie od tego pomysłu, że jesteśmy centrum wszechświata” – powiedział Saadeh. „Myślę, że to naprawdę fascynujące, jak jesteśmy maleńcy i nieistotni”.

Pierwotnie opublikowane na Live Science.