Tampaknya pemahaman modern tentang struktur alam semesta sudah mapan dan diterima secara umum. Tetapi dari waktu ke waktu, ia harus dipertahankan dari apa yang disebut anomali, penyimpangan yang tidak dapat dijelaskan dari norma yang membuat model standar dipertanyakan. Mari kita bicara hari ini tentang bagaimana fenomena kosmologis yang aneh, berdasarkan sifatnya dan beberapa kejadian kebetulan yang disebut "Poros Kejahatan", hampir mematahkan kosmologi modern.
Gema Big Bang
Bumi melihat ke langit dengan ribuan mata teleskopik. Beberapa lusin lagi ditempatkan di orbit. Teleskop pertama adalah optik dan dirancang untuk mengamati bagian cahaya dari spektrum radiasi elektromagnetik, yang dapat diakses oleh mata manusia. Yang modern mengintip ke ruang tanpa dasar dan mengamati objeknya di seluruh spektrum radiasi elektromagnetik. Ambil contoh observatorium luar angkasa Swift. Ia dirancang untuk mendaftar dan mengamati semburan sinar gamma kosmik - semburan energi raksasa yang diamati di galaksi yang jauh. Tempatkan radiasi gamma gelombang pendek di bagian paling awal spektrum elektromagnetik. Observatorium Rusia yang mengorbit Radioastron mempelajari lubang hitam dan bintang neutron dalam jangkauan radio, lebih dekat ke ujung spektrum lainnya.
Beberapa observatorium yang mengorbit lebih dikenal, beberapa kurang. Di atas peringkat popularitas adalah Teleskop Luar Angkasa Hubble, yang telah mengorbit selama 27 tahun. Dia mempelajari ruang angkasa dalam rentang tampak, ultraviolet dan inframerah. Kepler juga dikenal luas, dilengkapi dengan fotometer supersensitif yang beroperasi dalam rentang 430–890 nm (rentang tampak dan inframerah) dan mampu secara bersamaan mengamati fluktuasi kecerahan 145.000 bintang.
Tetapi di antara mereka ada observatorium orbital, yang tujuan utamanya bukanlah bintang, planet, atau galaksi individu, tetapi alam semesta itu sendiri. Tujuan menemukannya di orbit adalah untuk membantu para astronom memahami struktur alam semesta kita, untuk mencoba memahami sejarahnya. Dan mungkin, dan melihat menembus dinding jarak yang luar biasa dan alam semesta lainnya.
Diluncurkan oleh NASA pada bulan Juni 2001, observatorium WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) adalah salah satunya. Perangkat itu dirancang untuk mempelajari radiasi peninggalan latar belakang yang terbentuk sebagai akibat dari Big Bang. Hingga Oktober 2010, jaraknya 1,5 juta km dari Bumi di orbit dekat titik Lagrange L2 sistem Matahari - Bumi. Dalam kurun waktu 2001-2009, dia memindai bola langit dan mengirimkan hasil pengamatannya ke Bumi. Berdasarkan data yang diperoleh teleskop, peta radio rinci langit disusun pada beberapa panjang gelombang elektromagnetik: dari 1,4 cm hingga 3 mm, yang sesuai dengan jangkauan gelombang mikro.
Radiasi relik mengisi alam semesta secara merata. Radiasi gelombang mikro latar ini, yang muncul di era rekombinasi hidrogen primer, adalah sejenis "gema" Big Bang. Ia memiliki tingkat isotropi yang tinggi, yaitu keseragaman di segala arah. Spektrum radiasinya sesuai dengan spektrum radiasi benda yang benar-benar hitam dengan suhu 2,72548 ± 0,00057 K. Radiasi maksimum jatuh pada gelombang elektromagnetik dengan panjang 1,9 mm dan frekuensi 160,4 GHz (radiasi gelombang mikro). Tanpa merincinya, pada skala radiasi elektromagnetik itu adalah antara radiasi infra merah termal dan frekuensi komunikasi seluler, siaran radio dan televisi. Radiasi latar belakang gelombang mikro bersifat isotropik dengan akurasi 0,01%. Inilah tepatnya yang ditunjukkan oleh pergantian area oranye "hangat" dan "dingin" pada peta radio pesawat ruang angkasa. Ini memiliki beberapa anisotropi skala kecil.
Video promosi:
Pada 2010, observatorium tersebut menyelesaikan misinya. Sama seperti WMAP yang pernah menggantikan observatorium Cosmic Background Explorer (COBE), yang juga dikenal sebagai Explorer 66, dan digantikan oleh Observatorium Planck Eropa yang lebih sensitif dan modern yang terletak di titik L2 yang sama … Planck memiliki sensitivitas yang lebih tinggi dan rentang frekuensi yang lebih luas.
Perbandingan hasil dari COBE, WMAP dan Planck. Ilustrasi betapa berbedanya kepekaan alat ukurnya
wikipedia.org
Ditusuk oleh sumbu
Ketentuan utama kosmologi modern, yang menjadi dasar sebagian besar model modern struktur Alam Semesta, adalah yang disebut prinsip kosmologis. Menurutnya, pada saat yang sama, setiap pengamat, di mana pun dia berada dan ke arah mana pun dia memandang, rata-rata akan menemukan gambaran yang sama di Semesta.
Independensi dari tempat pengamatan ini, persamaan semua titik di ruang disebut homogenitas. Dan kemandirian dari arah pengamatan, tidak adanya arah yang disukai di ruang angkasa, yaitu fakta bahwa Semesta tidak menyukai satu arah ke arah lainnya, adalah isotropi. Dan ketiadaannya adalah anisotropi.
Semuanya akan baik-baik saja, tetapi hanya dalam proses pemrosesan data yang diperoleh oleh probe WMAP, kesimpulan dibuat tentang anisotropi Semesta semacam itu. Hasil analisis data menunjukkan adanya ruang pada suatu wilayah perluasan tertentu di mana orientasi seluruh struktur Alam Semesta berlangsung. Artinya, di luar angkasa, masih ada arah di mana galaksi dan benda-benda angkasa besar berbaris. Fenomena ini, yang mampu mematahkan pemahaman modern tentang Alam Semesta, disebut "Poros Kejahatan". Istilah itu sendiri diciptakan oleh fisikawan dan kosmolog Portugis João Magueijo yang bekerja di Inggris.
Area biru adalah yang paling dingin, area oranye adalah yang “paling hangat”. Garis putih - "Axis of Evil". Diuraikan dengan oval - Supervoid Eridani
wikipedia.org
Nama ini diyakini tidak terlalu terkait dengan "geometri" dari fenomena tersebut, tetapi dengan pengaruh fenomena tersebut terhadap gagasan yang berlaku saat ini tentang Alam Semesta. Antara lain, beberapa tahun sebelumnya, Presiden AS George W. Bush memperkenalkan istilah yang sama terkait dengan negara-negara yang menurut Amerika Serikat mensponsori terorisme internasional dan menimbulkan ancaman bagi perdamaian dan stabilitas di planet ini.
Perlu dicatat bahwa alam semesta kita memiliki beberapa ketidakhomogenan dan anisotropi. Jika tidak, tidak akan ada galaksi, tidak ada bintang, tidak ada planet. Dan, pada akhirnya, kamu dan aku juga. Ini semua adalah penyimpangan dari homogenitas alam semesta. Prinsip kosmologis berlaku untuk skala yang sangat besar, jauh di luar ukuran gugus galaksi. Kita berbicara tentang ratusan juta tahun cahaya. Pada skala yang lebih kecil, ketidakhomogenan dimungkinkan sebagai konsekuensi dari fluktuasi kuantum yang disebabkan oleh Big Bang.
Mageiju, mengamati daerah fluktuasi "hangat" (oranye) dan "dingin" (biru) dari radiasi gelombang mikro latar, membuat penemuan yang menarik. Dia menemukan bahwa bahkan pada skala terbesar, fluktuasi radiasi relik (fluktuasi suhu) tidak terletak secara acak, tetapi relatif teratur.
Contoh terpisah dari manifestasi anisotropi adalah titik dingin peninggalan di konstelasi Eridanus. Di sini, radiasi gelombang mikro jauh lebih rendah daripada di daerah sekitarnya. Hampir satu miliar tahun cahaya, Eridani Supervoid memiliki bintang, gas, dan galaksi yang jauh lebih sedikit dari biasanya.
Tidak ada pemahaman pasti tentang apa yang bisa menyebabkan lubang menganga seperti itu. Profesor Laura Mersini-Houghton dari University of North Carolina memberikan penjelasan yang menarik ini: "Ini jelas merupakan jejak alam semesta lain di luar kita."
Tampak?
Dan pada tahun 2009 ESA meluncurkan teleskop Planck yang lebih canggih ke orbit. Pesawat ruang angkasa memiliki dua instrumen untuk mempelajari langit: penerima frekuensi rendah yang mencakup rentang frekuensi dari 30 hingga 70 GHz, yang sesuai dengan panjang gelombang dari sekitar 4 hingga 10 mm, dan penerima frekuensi tinggi dengan frekuensi dari 100 hingga 857 GHz dan panjang gelombang dari 0, 35 sampai 1 mm. Radiasi yang dikumpulkan difokuskan pada instrumen dengan sistem dua cermin - cermin utama berukuran 1,9 x 1,5 m, dan cermin sekunder berukuran 1,1 x 1,0 m. Penerima teleskop didinginkan hingga hampir nol mutlak, beroperasi pada suhu –273, 05 ° C, yaitu, 0,1 ° C di atas nol mutlak. Pengamatan langit "Planck" berlanjut hingga menipisnya helium cair pada Januari 2012, pendingin penerima.
Teleskop "Planck" di titik Lagrange L2 sistem Matahari-Bumi
popsci.com
Dia harus membantah hasil yang diperoleh WMAP, atau sebaliknya, mengkonfirmasinya. Dan analisis pertama dari data yang diperoleh, dilakukan pada tahun 2013, menunjukkan bahwa "Poros Kejahatan" di Alam Semesta benar-benar ada. Namun saat itu semua data yang diterima pesawat luar angkasa itu belum dipublikasikan.
Baru tahun lalu tim peneliti di University College London (UCL) dan Imperial College London, berdasarkan hasil analisis kumpulan data lengkap dari teleskop, menetapkan bahwa sebenarnya tidak ada "sumbu". Data yang diperoleh dari teleskop antara 2009 dan 2013 dianalisis menggunakan superkomputer. Hasil analisis menunjukkan: Semesta bersifat isotropik. Studi oleh astronom Inggris diterbitkan pada Mei 2016 oleh Physical Review Letters.
Daniela Saadeh, seorang ahli kosmologi penelitian di Departemen Fisika dan Astronomi di University College London, yang ikut serta dalam penelitian tersebut, tidak menyembunyikan kegembiraannya: "Bisa dibilang kami menyelamatkan kosmologi dari revisi total."
Dalam penjelasan tentang temuan studi yang diposting di situs web perguruan tinggi tersebut, Daniela menjelaskan: “Hasil studi tersebut adalah bukti terbaik bahwa alam semesta itu sama di segala arah. Pemahaman kita saat ini tentang struktur alam semesta didasarkan pada asumsi bahwa ia tidak menyukai satu arah ke arah lainnya. Namun perlu Anda pahami bahwa teori relativitas Einstein pada prinsipnya tidak menyangkal kemungkinan adanya ruang tak seimbang. Alam semesta yang berputar atau meregang mungkin ada, jadi sangat penting bahwa ini tidak terjadi dalam kasus kami. Meskipun kami, tentu saja, tidak dapat sepenuhnya mengesampingkan hal ini, tetapi perhitungan kami menunjukkan bahwa probabilitasnya hanya satu di antara 121.000."
Memindai bola langit dengan teleskop Planck
esa.int
Sergey Sobol
