A Wilkinson mikrohullámú anizotrópiás szonda (WMAP) kilenc éves megfigyeléséből származó, a kozmikus mikrohullámú háttér hőmérsékleti különbségeinek nézete, amely akkor keletkezett, amikor a galaxis 400 000 évnél fiatalabb volt.
(Kép: © NASA)
Paul Sutter az Ohio Állami Egyetemen asztrofizikus és a COSI tudományos központ vezető tudósa. Sutter a "Ask a Spaceman", a "Space Radio" házigazdája, és az AstroTours-ot vezet világszerte. Sutter hozzátette ezt a cikket az Space.com szakértői hangjaihoz: Op-Ed & Insights.
A Nagyrobbanás modell a legsikeresebb magyarázata annak az univerzumnak a története számára, amelyben élünk, és nevetségesen könnyű beépíteni a keretét egyetlen, T-összetörhető mondatba: Rég régen az univerzumunk sokkal kisebb volt. Ebből az egyszerű kijelentésből a főbb tesztelhető előrejelzések származnak, amelyeket évtizedes megfigyelések igazoltak. Az univerzum tágulási sebessége. A kozmikus mikrohullámú háttér. A legkönnyebb elemek előállítása. A távolság a közeli és a távoli galaxisok között. Az összes lédús bizonyíték, amely a kozmológiát tudományá teszi.
Vannak bizonyos kérdések. [Az univerzum: a nagy robbanás most 10 egyszerű lépésben]
A "vanília" Big Bang modell más kiegészítések vagy módosítások nélkül nem magyarázza meg az összes megfigyelést.
(VideoProviderTag | jwplayer | uQ0wgEwg | 100% | 100%))
Szeme a láthatáron
Óriási mennyiségű nyers helyet láthatunk. Megfigyelhető univerzumunk átmérője több mint 90 milliárd fényév. És minél távolabb nézünk a múltba, amellyel társaink vagyunk. Környezetünkben a kozmikus mikrohullámú háttér áll, a maradék fosszilis fény akkor szabadul fel, amikor az univerzum alig újszülött volt - mindössze 270 000 éves, jóval több mint 13,8 milliárd évvel a múltban.
Ez a fény a kozmosz távoli eléréséből érkezik hozzánk, olyan távoli, hogy ez most számunkra elérhetetlen. És a háttérvilágítás különböző szakaszai hozzáférhetetlenek egymáshoz. A fizika csodálatos zsargonjában a kozmikus mikrohullámú háttér régiói nincsenek összekapcsolva okozati összefüggésben. Más szavakkal: ahhoz, hogy a megfigyelhető világegyetem határainak egy darabja kommunikáljon egy másik darabgal az elmúlt 13,8 milliárd év alatt, a fénysebességnél gyorsabb jeleket kellett volna küldeniük.
Ez egyáltalán nem lenne nagy ügy, ha a kozmikus mikrohullámú háttér nem lenne tökéletesen sima. A csecsemő-univerzum hőmérséklete ugyanaz a hőmérséklet, mint egy millió részhez. Hogyan sikerült mindenki annyira jól összehangolni, amikor az egyik területen bekövetkező változásoknak nem volt elég idejük ahhoz, hogy másokat befolyásolja?
Egyenes és keskeny
A lehető legjobbat mérve, világegyetemünk geometria tökéletesen, teljesen, mindig unalmasan simanak tűnik. Nagy, kozmikus skálán a párhuzamos vonalak örökké párhuzamosak maradnak, a háromszögek belső szöge 180 ° -kal növekszik, és így tovább. Az euklideszi geometria minden szabálya, amelyet a középiskolában megtanultál, érvényes.
De nincs ok hogy univerzumunk lapos legyen. Nagy méretekben bármilyen régi görbülettel rendelkezhetett volna. Kozmoszunkat óriás, többdimenziós tengerparti labdának vagy lovagló nyeregnek lehetett volna alakítani. De nem, lapos lett. És nem csak egy kicsit lapos. Annak érdekében, hogy a mai világegyetemben nem mérjünk görbületet néhány százalék pontossággal, a fiatal kozmosznak lassan kellett lennie a millió egy részének.
Miért? Az összes lehetséges görbületválasztás közül a szinte tökéletesen sima nem tűnik kissé gyanúsnak? És valóban azt gyanítottuk, hogy van oka a síkosságnak, és ez nem csupán a kocka szerencsés dobása.
Csak egy pólus
A mágneses monopolok elméleti vadállatok; magának a téridőnek a repedései, amelyek csak az egyik mágneses pólt mutatják - képzeljünk el egy északi vagy déli pólusú részecskét, amely magányos körül járkál. (Ami azt tudjuk, hogy egy északi mágneses objektumnak mágneses déli is lesz a másik végén.) A rendkívül korai világegyetem legjobb modelljei szerint (mint amikor 10-35 másodperc körül volt, és nem, ez nem elírás) egzotikus folyamatnak feltétlenül el kellett volna öltenie a kozmoszunkat ezekkel a naszies emberekkel.
Ezeknek a monopóliumoknak annyira általánosaknak kell lenniük, hogy normál részévé váljanak mindennapi kozmológiai életünknek. És mégis, egyetlen tényre sem láttunk bizonyítékot. Nulla. Zilch. Úgy tűnik, hogy egyetlen monopolt szörny sem a sötét világegyetem sós vizein reked.
Szóval hova mentek? Bőségesen kellett volna őket gyártani, ahogy a világegyetemünk érdekesnek bizonyult, ám sehol sem találhatók.
Csak tedd nagyra
A legjobb megoldás ezekre az összecsapásokra az inflációnak nevezett folyamat. Az ötletet először javasolták - és elkészítette! - Alan Guth fizikus 1980-ban, amikor azt sugallta, hogy ugyanaz az egzotikus folyamat, amely az univerzumot mágneses monopóliumokkal elárasztotta, a kozmoszt megdöbbentően gyors terjeszkedés időszakába teheti.
Képzelje el, ha léggömböztetnélek téged - a testet, a belek, agyad, a csontvázat és az egész üzletet - az egész megfigyelhető világegyetem méretére. És képzelje el, hogy kevesebb mint 10–32 másodpercbe telt. Ez egy komoly terjeszkedés, és pontosan ezt értjük az infláció alatt. Amikor univerzumunk hihetetlenül fiatal volt, javasolta Guth felfújt az ilyen óriási skálákra kevesebb, mint egy szempillantás alatt.
Guth számára ez volt a legtisztább út a monopólium problémájának megoldásához. Azáltal, hogy az univerzum annyira piszkos nagy, a monopóliumok egyszerűen meghígulnak. Az univerzum megfigyelhető foltja az egész shebang egy apró sarka, és éppen annyi mennyiség van odakinn, hogy ne számítsunk egy monopóllel való találkozásra, mint valaha.
Ez az inflációs korszak megoldja a Big Bang vanília másik két hiányosságát is. Az infláció előtti univerzumnak sok ideje volt a hőmérsékletek összehangolására és kiegyenlítésére, mielőtt sokkal nagyobb állapotba lépett volna, és az összekapcsolt régiók elrobbantak a további érintkezésen kívül. És egy ilyen óriási hatalmas kozmoszban nem tudtunk segíteni, csak hogy megmérjük a lapos geometriát megfigyelhető tapaszunkban. Ki érdekli, hogy mi az egész univerzum görbülete - olyan nagy, hogy nekünk laposnak tűnik. A Föld ívelt, de a hátsó udvarom szép és sima, mert sokkal kisebb, mint a bolygónk felszíne. Csak alkalmazza ugyanazt a logikát a kozmológiai skálákra, és aranyos vagy.
Az infláció alapjául szolgáló mechanizmusok még mindig nem érthetők, és ahhoz, hogy félig-tisztességes tudományos elméletnek lehessen tekinteni, az nem csupán a jelenlegi megfigyeléseket magyarázza meg, hanem előrejelzéseket készít a jövőbeni megfigyelések számára is.
És ez lesz a történet egy másik napra.
Tudjon meg többet az "Miért van szükségünk kozmikus inflációra? (2. rész)" című rész meghallgatásával az Ask a Spaceman podcaston, amely elérhető az iTunesban és az interneten a http://www.askaspaceman.com oldalon. Massimiliano S., Lorenzo B., @ZachCoty, Pete E., Christian W., @up_raw, Vicki K., Thomas, Banda C., Steve S., Evan W., Andrew P., @MarkRiepe, @ köszönet Luft08, @kazoukis, Gordon M., Jim W., Cosmic Wakes, Floren H., Gabi P., Amanda Z. és @scaredjackel a kérdéshez, amely vezetett a darabhoz! Tegye fel saját kérdését a Twitteren a #AskASpaceman segítségével, vagy Paul @PaulMattSutter és facebook.com/PaulMattSutter követésével. Kövess minket a Twitteren @Spacedotcom és a Facebookon. Eredeti cikk a Space.com oldalon.
