„Rytoj kosmologams bus tarsi gimtadienis, su daugybe dovanų ant stalo ir mes jas vieną po kitos atidarinėsime“, – taip Plancko žemėlapio pristatymo išvakarėse kalbėjo Draganas Hutereris iš Mičigano universiteto Ann Arbore.
Europos kosmoso agentūros sudarytas, kol kas didžiausios raiškos visos kosminės mikrobangų spinduliuotės (KMS) – pirminės visatos relikto – žemėlapis buvo pristatytas kovo 21 dieną.
Tai išties buvo puikus gimtadienis. Kaip ir su tikro gimtadienio dovanomis, kai kurie žemėlapio duomenys buvo laukti, kiti – visiški siurprizai ir ne visi malonūs. Keletas anomalijų, tarp kurių – vadinamoji Blogio ašis (pažymėta balta linija dešinėje), iškelia daugiau klausimų nei atsako.
Žemėlapis buvo nubraižytas remiantis ESA Plancko palydovo duomenimis, registravusio KMS temperatūrų variacijas. Jos kilo nuo kvantinių fluktuacijų, kurios buvo ištemptos iškart po visatos gimimo per trumpą greitesnio plėtimosi periodą (vadinamą infliaciją) ir nulėmusį dabar matomą žvaigždžių ir galaktikų išsidėstymą.
Kas tai padarė?
Labai laukti duomenys turėjo atskleisti ar, o jei taip – tai kaip, įvyko infliacijos procesas. „Infliacija yra pradinė mūsų visatos sąlyga. Tai vienas iš fundamentaliausių dalykų“, – sako D.Hutereris, kuris nebuvo Plancko komandos narys.
Ankstesniuose, mažesnės raiškos žemėlapiuose nepavyko įžvelgti proceso vystymosi (palyginti ankstesnių KMS žemėlapių ryškumą galite čia).
Jei infliacija spartėja panašiai, kaip nuo kalvos riedantis kamuolys, nebuvo aišku, ar įkalnė buvo kaip dubens vidus (tai reikštų iš pradžių sparčią, bet vėliau sulėtėjančią infliaciją), ar kaip dubens išorė. Dar buvo neaišku, ar dubuo buvo plokščias, kaip makaronų lėkštė, ar stati vaza.
Plancko pagerintas KMS karštų taškų pasiskirstymo vaizdas piešia slydimą plokščio dubens išore. Komandos narys Martinas White‘as sako, kad 70 procentų išlinkio modelių gali būti išbraukti.
Kai šaltas taškas buvo pastebėtas ankstesniuose KMS žemėlapiuose, kai kurie kosmologai iškėlė idėją, kad tai gali būti „mėlynė“, likusi po susidūrimo su kita visata.
Tačiau tolesnės detalės tebėra neaiškios, pavyzdžiui, ar greitėjimas vyko spirale apie dubenį, ar tiesiai žemyn. Negalime atsakyti ir į didžiausią klausimą: kodėl infliacija išvis nutiko.
Naujais Plancko duomenimis paremtos teorijos, be abejo, pateiks savų pasiūlymų. „Užtikrintai žinome, kad nusikaltimas buvo įvykdytas, – teigia M. White‘as. – Bet esame užstrigę, kol ateis Šerlokas Holmsas ir pasakys, kas čia vyksta.“
Užuominos apie visatos gimimą
Kita Plancko dovana, jei galima taip pavadinti, yra anomalijų paketas, tarp jų – ir Blogio ašis.
Jei infliacija vyksta paprasčiausiu keliu, visata turėtų atrodyti taip pat visomis kryptimis, o karštų ir šaltų taškų išsidėstymas turėtų būti atsitiktinis, bet ankstesni žemėlapiai parodė, kad taip nėra. Žymiausiai anomalijai – linijai, regis, skiriančiai mažus temperatūrų skirtumus nuo didelių – buvo suteiktas Blogio ašies pavadinimas, nes ji atkartoja Saulės sistemos plokštumą.
Kaip galėjote suprasti iš pavadinimo, daugeliui ši ašis nepatinka ir jos regimasis lygiavimasis su Saulės sistema laikytas ženklu, kad tai yra artefaktas, kylantis dėl KMS stebėjimo būdo. Tikėtasi, kad sudarius didesnės raiškos žemėlapį linija išnyks, tačiau nutiko priešingai. Plancko duomenys patvirtina, kad Blogio ašis ir kitos anomalijos egzistuoja ir jos nėra tiesiog klaidos dėl dulkių ar teleskopo veikimo, kaip daugelis tikėjosi.
Plancko komandos narys Krzysztofas Gorskis nurodo, kad Blogio ašis nėra lygiagreti Saulės sistemos plokštumai, kaip manyta anksčiau. Tad ją galima paaiškinti, pavyzdžiui, ankstyvojo visatos audinio pūpsniu, sutrikdžiusiu infliacijos simetriją. „Būtų be galo nuostabu, jei tai būtų fundamentali ankstyvosios visatos priežastis“, – sako D.Hutereris.
Kitos visatos ir žiauri pabaiga
Kita anomalija, pasilikusi iš ankstesnių žemėlapių, yra didelė šalta dėmė (apibraukta paveikslėlyje), galinti būti kitos visatos ženklu.
Mintis apie multivisatas vis pasirodo kosmologijoje, bet lieka nepatvirtinta. Kai šaltas taškas buvo pastebėtas ankstesniuose KMS žemėlapiuose, kai kurie kosmologai iškėlė idėją, kad tai gali būti „mėlynė“, likusi po susidūrimo su kita visata.
Planckas gali pateikti ir ateities užuominų. Viena netikėta dovana yra naujas visatos plėtimosi spartos įvertinimas. Spartą apibūdina parametras, vadinamoji Hablo konstanta. Prieš Plancką ji buvo skaičiuojama iš žvaigždžių, vadinamųjų cefeidžių, kurias galima naudoti plėtimosi dabartinės spartos palyginimui su neseniai buvusia. KMS sprendžia šią problemą iš kito galo ir leidžia apskaičiuoti plėtimosi spartą visatos pradžioje.
Jei greitėjimas pastovus – vyraujančios teorijos sako, kad taip yra – šie du skaičiai turėtų sutapti. Bet jie nesutampa. Vienas galimas paaiškinimas yra toks, kad tamsiosios energijos, sukeliančios greitėjantį plėtimąsi, tankis laikui bėgant didėja. Tai tiesia kelią visatai, besibaigiančiai dramatišku Didžiuoju Plyšimu, o ne dabar prognozuojama laipsniška šilumine mirtimi.
„Tai gana radikalu“, – sako M.White‘as, bet pripažįsta, kad tai yra toks dalykas, kurį žmonės turės pradėti tyrinėti, kad išsiaiškintų kas vyksta.
Sterilūs neutrinai, ilsėkitės ramybėje
Dar viena svarbi žinia: Plancko duomenys nužudė sterilų neutriną. Ši hipotetinė dalelė turėjo paaiškinti tamsiąją materiją, sudarančią iki 84,5 procentų visatos materijos.
Ankstesni KMS žemėlapiai rodė tolygesnę, nei tikėtasi, visatą. Tai paliko vietos steriliam neutrinui, kuris būtų buvęs netgi dar vaiduokliškesnis, nei egzistuojantys miuonų, tau ir elektronų neutrinai. Sterilus neutrinas būtų galėjęs pernešti energiją iš vienos visatos dalies į kitą, neužstrigdamas, kaip įprasta materija.
Bet Planckas parodė pakankamai grūdėtą visatą, kad ją būtų galima paaiškinti trimis žinomais neutrinais, pašalinant ketvirtojo poreikį.
Galiausiai, prie visų šių dovanų buvo pridėtas ir skolos raštelis: Planckas turės suteikti detalų KMS orientacijos – poliarizacijos fluktuacijų – žemėlapį. Be viso kito, tai gali pateikti spartaus ankstyvojo visatos plėtimosi sukeltų gravitacinių bangų įrodymų. Tai pagrindinė A.Einsteino bendrosios reliatyvumo teorijos prognozė, bet ji lieka nepatvirtinta. Planckas išmatavo poliarizaciją, kurios duomenis ESA paskelbs kitų metų pradžioje.
 |
| NASA, 15min.lt iliustr./Visatos evoliucija |
Laimėtojai ir pralaimėtojai
Plancko teleskopu sudarytas KMS žemėlapis yra įvairių idėjų maišas fizikos teoretikams.
Laimėtojai
- Lėto riedėjimo infliacija
Ar greitėjančio plėtimosi pliūpsnis iškart po visatos gimimo greitėja kaip kamuoliukas, riedantis žemyn dubens vidumi, ar apversto dubens išore? Plancko žemėlapis patvirtina pastarąjį variantą, žinomą, kaip lėto riedėjimo infliacija. Dabar fizikai gali pradėti tirti, kodėl infliacija nutiko. - Blogio ašis
Ankstesniuose KMS žemėlapiuose pasirodžiusi linija, skirianti didelio KMS temperatūrų skirtumo regionus nuo mažesnių, atrodė per keistai, kad būtų tiesa. Bet Blogio ašis išliko, sustiprindama jos paaiškinimo poreikį. - Multivisatos
Šalta dėmė tolygiai kintančiame KMS taip pat atrodo tikresnė. Ar tai kitos visatos, atsitrenkusios į mūsiškę, atspaudas? - Didysis Plyšimas
Plancko žemėlapis leidžia įvertinti ankstyvosios visatos plėtimosi spartą, kuri tada buvo lėtesnė, nei dabar. Tai kelia mintį, kad tamsioji energija, atsakinga už visatos plėtimąsi, tankėja. Tai paremia teoriją, pagal kurią visata galiausiai sudraskoma į skutelius per Didįjį Plyšimą.
Pralaimėtojas
- Sterilus neutrinas
Vaiduokliškieji neutrinai būna trijų tipų. Ankstesniuose KMS žemėlapiuose visata buvo itin glotni: ar tai ketvirtasis „sterilus“ neutrinas, su materija sąveikaujantis netgi dar silpniau, nei kiti trys, taip viską suglotnino? Vargiai: naujasis žemėlapis labiau grūdėtas, tad ketvirtojo neutrino nė nereikia.
Dar neaišku
- Erdvėlaikio raibuliai
Dabartinis Plancko žemėlapis sudarytas iš KMS temperatūros skirtumų, bet planuojama įtraukti ir pirminės šviesos poliarizacijos variacijas. Tai galėtų atskleisti erdvėlaikio raibulius, vadinamąsias gravitacines bangas.
Parengta pagal „New Scientist“ inf.
