Екатерина Васягина (silent_candle) wrote in singular_point,
Екатерина Васягина
silent_candle
singular_point

Category:

"Ось Зла" пронзает этот мир...

Низкочастотные флуктуации микроволнового фона выстроены вдоль загадочной оси Вселенной (изображение с сайта prl.aps.org)

 излучения усилил подозрение, что в нашей Вселенной есть некоторая выделенная ось ("ОСЬ ЗЛА"). 

Если это открытие подтвердится, то оно поставит крест на современных представлениях о зарождении Вселенной и ее развитии, включая теорию относительности Эйнштейнана.

Современная космологическая модель, т. е. картина эволюции Вселенной в целом, базируется на небольшом числе постулатов, подкрепленных, разумеется, огромным массивом наблюдательных и экспериментальных данных. Среди них — предположения о том, что свойства Вселенной не зависят от того, в каком направлении мы смотрим. В физике это называется предположением об изотропности Вселенной. (Популярное введение в космологию см. на сайте Космология.)

Наиболее серьезно эту гипотезу можно проверить с помощью реликтового микроволнового излучения. Космическое фоновое (или реликтовое) микроволновое излучение — газ фотонов с температурой примерно 2,7 К — пронизывает всю Вселенную и несет в себе «отпечаток» ее структуры в младенчестве. Мощность (и температура) излучения, пришедшего с разных сторон Вселенной, поразительно одинакова: различия составляют лишь тысячные доли процента!

Данные, полученные на старых спутниках, не давали повода сомневаться в адекватности предположения об изотропии Вселенной. Однако когда в 2003 году были опубликованы детальные карты фонового микроволнового излучения, полученные спутником нового поколения WMAP, многие исследователи усмотрели в них проявление самых необычных свойств нашей Вселенной. (Подробности про эксперимент WMAP и его последствия для астрофизики читайте в статьях Что измерил WMAP?)

Пожалуй, наиболее захватывающим было предположение о том, что наша Вселенная имеет сложную топологию: например, геометрию футбольного мяча или даже дудки. Однако данные в пользу этой гипотезы пока слишком слабы. Другим, более серьезным эффектом явились намеки на существование во Вселенной некоторой выделенной оси, вокруг которой предпочитают выстраиваться флуктуации микроволнового излучения. Подозрения в том, что это не вписывается в стандартную картину, звучали неоднократно. Было ясно, что для получения однозначного ответа необходимо провести тщательный анализ всех известных погрешностей, неоднозначностей, случайных шумов.

Результаты такого анализа были опубликованы в статье британских ученых K. Lane, J. Magueijo, Physical Review Letters, 95, 071301 (11 August 2005) (статья доступна также как astro-ph/0502237). Они исследовали различные версии карт фонового излучения, полученных WMAP (различие заключалось в методах обработки «сырых» данных и очистки от шумов), а также использовали различные методики разложения карт на сферические гармоники — функции, показывающие силу угловых флуктуаций различного периода.

После такого детального исследования выяснилось, что подтверждается лишь часть первоначальных подозрений, но зато как подтверждается! Было найдено, что сферические гармоники, отвечающие количеству колебаний 2, 3, 4 и 5, которые должны быть совершенно нескоррелированы, на самом деле выстроены вдоль одного направления. Более того, некоторые гармоники имели очень сильную корреляцию в фазе. При абсолютно случайном моделировании только в одном случае из 20 тысяч попыток получалось нечто похожее! Поэтому возникает ощущение, что во Вселенной действительно есть некоторая особенная ось, вокруг которой разворачиваются низкочастотные колебания.

Для большей надежности ученые применили ту же самую обработку к 110 «смоделированным» картам. Эти карты генерировались компьютером в предположении, что Вселенная изотропна, однако учитывали все погрешности эксперимента и прочие шумы. Вывод однозначен: ни в одном из 110 случаев не было и намека на столь сильно выделенное направление!

Этот результат, несомненно, является тревожным звоночком для общепринятой космологической теории. Нельзя сказать, что теоретическая физика совсем уж в растерянности — сейчас уже разработаны модели устройства Вселенной с самыми разнообразными экзотическими свойствами. Однако если выделенная ось Вселенной подтвердится будущими экспериментами (например, спутником Planck, который должен быть запущен в 2007 году), учебники, безусловно, придется переписывать.

_________________

Обнаружение данной оси ставит под сомнение все современные представления о зарождении Вселенной и ее развитии, включая теорию относительности Эйнштейна, за что ей и дано это нелестное название. Согласно теории относительности, развертывание пространства и времени после первоначального "большого взрыва" происходило хаотично, а сама Вселенная в целом однородна и имеет тенденцию к расширению на всем протяжении своих границ. Однако данные с американского зонда WMAP (Wilkinson microwave anisotrophy probe) опровергают эти постулаты: замеры температуры реликтовой радиации свидетельствуют не о хаосе в распределении различных зон Вселенной, а об определенной ориентации или даже плане. При этом существует особая гигантская линия, вокруг которой происходит ориентация всей структуры Вселенной, сообщают ученые.

Аппарат анизотропного зондирования Уилкинсона  отслеживает остаточный радиационный фон во Вселенной, ставший следствием Большого взрыва. Радиация - все, что осталось от взрывов в только что возникшей Вселенной. Такие взрывы приводили к образованию звезд, а волны радиации в NASA отслеживают с помощью WMAP. В бесконечной Вселенной "волны" радиации были бы всевозможной "амплитуды и размеров".

Обнаружение этого странного космологического феномена – «Оси Зла» – стало, наряду с другими открытиями последнего времени, чрезвычайно серьезным испытанием для современной космологии. Уже привычная и устоявшаяся научная картина мира, судя по всему, вот-вот подвергнется коренному пересмотру. НАСА уже выделило средства на пятилетнюю программу детального исследования «Оси Зла».

 Результаты исследования фонового микроволнового излучения, являющегося, по текущим представлениям, свидетельством так называемого «Большого Взрыва», положившего начало существованию Вселенной в ее нынешнем виде, выявили, по мнению ряда ученых, новые факты, которые существующая теория не в состоянии объяснить. По их мнению, количество несоответствий теории и фактов становится просто неприемлемым.

«Взгляните на факты, - говорит Риккардо Скарпа (Riccardo Scarpa) из Европейской Южной обсерватории в Чили. – Базовая модель Большого Взрыва не в состоянии объяснить три главных особенности наблюдаемой Вселенной. Всякий раз, когда базовая модель оказывается неспособной объяснить наблюдаемое, в нее вводится какая-нибудь новая сущность – инфляция, темная материя и темная энергия». Речь идет, в первую очередь, о неспособности объяснить наблюдаемую температуру сегодняшней Вселенной, ее расширение и даже существование галактик. Проблемы множатся. Совсем недавно было обнаружено кольцо из ярких звезд настолько близко к центру галактики Андромеды, где, по мнению ученых, должна находиться черная дыра, что их там просто не может быть. Аналогичное образование зафиксировано и в нашей Галактике. Однако переполнили чащу терпения специалистов в области космологии данные, полученные зондом НАСА WMAP, и обнаружение им так называемой «Оси Зла».

Зонд WMAP был выведен в космическое пространство 30 июня 2001 года ракетой-носителем Delta II, стартовавшей с космодрома имени Кеннеди на мысе Канаверал. Аппарат представляет собой исследовательскую станцию высотой 3,8 м, шириной 5 м и весом около 840 кг, выполненную из алюминия и композитных материалов. Первоначально предполагалось, что продолжительность активного существования станции составит 27 месяцев, из которых 3 месяца уйдут на перемещение аппарата в точку либрации L2, а еще 24 месяца – собственно на наблюдения микроволнового фона. Тем не менее, WMAP продолжает работать до сих пор, что открывает перспективу существенного повышения точности уже полученных результатов.

Собранная WMAP информация позволила ученым построить самую детальную на сегодняшний день карту малых флуктуаций температуры распределения микроволнового излучения на небесной сфере. Она составляет в настоящее время около 2,73 градусов выше абсолютного нуля, отличаясь на разных участках небесной сферы лишь на миллионные доли градуса. Ранее первую подобную карту удалось построить по данным аппарата НАСА COBE, однако ее разрешение существенно - в 35 раз - уступало данным, полученным WMAP. Тем не менее, в целом обе карты весьма хорошо согласуются друг с другом.

Термин «Ось Зла» закрепился «с легкой руки» космолога Жоао Магуэйо (Joao Magueijo) из лондонского империал-колледжа за странным феноменом, обнаруженным космическим телескопом – «холодные» и «теплые» области оказались расположенными на небесной сфере не случайным, как следовало бы, а упорядоченным образом. Компьютерное моделирование подтвердило, что подобный характер распределения флуктуаций возникает только в том случае, если размеры Вселенной невелики, и в них просто не могут возникнуть более протяженные области флуктуаций. «Важнейший вопрос – что могло привести к этому», - считает сам д-р Магуэйо.

В борьбу за спасение "cтандартной модели" бросились ее защитники. Как сообщает New Scientist, они высказывают и иные гипотезы, которые в принципе могли бы объяснить подобный характер распределения микроволнового излучения. Так, Крис Вале (Chris Vale) из Фермилаба и Калифорнийского университета в Беркли полагает, что истинный фон может оказаться искаженным чудовищной концентрацией галактик в определенных областях небесной сферы. Тем не менее, само по себе предложение о столь своеобразном характере расположения галактик выглядит весьма неубедительным.

Обнаружение «Оси Зла» не так уж плохо, полагает сам д-р Магуэйо. «Стандартная модель уродлива и запутана, - считает он. – Надеюсь, ее финал не за горами». Тем не менее теории, которая придет ей на смену, придется объяснить всю совокупность фактов – и в том числе те, которые стандартной моделью описывались вполне удовлетворительно. «Это будет чрезвычайно непросто», - полагает д-р Магуэйо.

"Ось Зла": крупномасштабная структура неодноростей поля реликтового излучения по данным WMAP
Спутник WMAP



Увеличить >>>
Полученные WMAP в К и W диапазонах карты (без учета галактического фона)

Увеличить >>>
Карты неоднородностей температуры реликтового микроволнового излучения (спутники НАСА COBE и WMAP) Увеличить >>>

Обнаружение «Оси Зла» грозит настолько фундаментальными потрясениями, что НАСА уже выделило ученым средства на пятилетнюю программу детального исследования и проверки данных WMAP – нельзя исключать, что речь идет об инструментальной ошибке, хотя все больше фактов говорит об обратном. В августе 2005 года прошла первая в мире конференция под названием «Кризис в космологии», на которой констатировалось неудовлетворительное состояние нынешней модели мира и рассматривались пути выхода из кризиса. По всей видимости, мир стоит на пороге очередной революции в научной картине мира, и ее последствия могут превзойти все ожидания – особенно с учетом того, что теория «Большого Взрыва» имела не только научное значение, но и отлично согласовывалась с религиозной концепцией сотворенности Вселенной в прошлом. 

_________________


«По всей видимости, мир стоит на пороге революции в научной картине мира, – подчеркивает Леонид Сперанский. – Ее последствия могут превзойти все ожидания. Новой теории придется соединить практически несоединимые вещи. Возможно, это и будет вожделенная «Единая теория всего сущего», или «универсальная Теория», о необходимости которой уже несколько лет говорят физики».

Однако все может оказаться гораздо проще и вся эта «ось Зла» не более чем результат ошибки в счетной процедуре. Что немудрено: температура реликтового излучения – 2,7 градуса Кельвина, а точность измерения неоднородности (анизотропии) этой температуры – на уровне тысячных долей процента.

«В данных WMAP первого года действительно можно усмотреть выделенную ось, – пояснил в беседе с корреспондентом «НГН» академик, один из авторитетных современных космологов Валерий Рубаков. – Более того, эта ось перпендикулярна эклиптике (плоскости вращения Земли вокруг Солнца). Очень возможно, что на самом деле этого эффекта нет, а дело просто в обработке данных (эта работа для WMAP весьма деликатная). Если это так, то данные второго и третьего годов должны «ось Зла» устранить. Команда WMAP полностью переделала процедуру обработки – из-за этого и задержка с публикацией. Если эффект все же есть, то он, по-видимому, может быть объяснен гравитационным линзированием (эффект гравитационной линзы – это отклонение излучения вблизи массивных тел. – «НГН») реликтового излучения в довольно близкой окрестности нашей Галактики (http://arxiv.org/abs/astro-ph/0509039). В общем, вопрос важный, но я бы подождал новых данных».

_________________

Источники:
Астрофизики в недоумении: у Вселенной, похоже, есть выделенная ось
"Ось Зла" пронзает этот мир
Ученые обнаружили во Вселенной "ось зла", опровергающую фундаментальные законы
Вселенная сложна, но не хаотична.

_________________

Еще ссылки:
http://arxiv.org/abs/astro-ph/0604410


************************

А здесь читается потяжелее, зато говорят более научно и достоверно:
ХОРОШО ЛИ НАСТРОЕНА ВСЕЛЕННАЯ?
И вывод все равно один: 
"Похоже, теория инфляции зашла в тупик" :(

Tags: астрофизика, вселенная
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic
    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 5 comments