Debata o Vesmírném chladném místě se zahřívá

Nový průzkum v galaxii naznačuje, že supervoid není zodpovědný za studené místo pozorované na pozadí kosmického mikrovlnného záření zvláštnost může mít mnohem starodávnější původ.

Dosavadní stav techniky Velký třesk zanechal většinu prostoru pozoruhodně uniformního 2, 7 stupně nad absolutní nulou. Drobné výkyvy dodávají dosvitu skvrnitý vzhled, ale většina teplotních výkyvů je statisticky nevýznamná. Jedno chladné místo na obloze však není součástí této harmonie.

Mapa oblohy CMB vytvořená satelitem Planck. Velká část s neobvykle nízkou teplotou, známá jako CMB Cold Spot, je zvýrazněna ve vložce.
ESA / Durham University, Velká Británie

Astronomové se stále snaží zjistit, proč tento tzv. Studený bod existuje. Nové výsledky průzkumu jim mohou pomoci najít vysvětlení, ale není jasné, jaké vysvětlení je nejlepší shodou s tím, co tým pozoruje.

Jak studená je studená spot?

Jádro Cold Spot se rozprostírá 10, neboli 20krát větší, než je velikost úplňku; mírně teplejší halo pokrývá 20 . Jádro je neuvěřitelných 0, 00007 kelvinů chladnějších než průměr. Zní to jako strašně malý rozdíl, a je to, ale je to velké s ohledem na jiné variace, které vidíme průměrná teplota studeného místa je čtyřikrát chladnější než průměrné kolísání teploty v cosmic mikrovlnné pozadí (CMB), záření uvolnilo 380, 000 po velkém třesku.

Je-li tato vada pouze statistickou fluke, pak žijeme v jediném z 50 vesmírů, kde by se taková věc mohla stát náhodou - dostatečně velkou fluke, aby se astronomové nepohodlili.

Jedno vysvětlení bez fluke je, že obrovská, většinou prázdná oblast vesmíru, nazývaná supervoid, leží podél přímky pohledu na studené místo. Fotony CMB ztrácí energii, když prochází prázdnotami. V důsledku toho by fotony z tohoto směru prostoru vypadaly chladněji.

Toto vysvětlení se zdálo ještě pravděpodobnější, když v roce 2014 István Szapudi (University of Hawai'i) a jeho kolegové objevili supervoid ve směru na Cold Spot. Zjistili, že prázdnota, největší dosud objevená, překlenula asi 1, 8 miliardy světelných let, 11, 1 miliardy let po Velkém třesku. Počáteční výpočty však ukázaly, že supervoid plně nezohledňoval pokles teploty Cold Spot.

Nový průzkum galaxie, nové otázky

Nový průzkum galaxie vrhá další pochybnosti. Astronomové, kteří provozují průzkum červeného posunu galaxie 2LF-VST ATLAS Cold Spot (phew, říkají, že třikrát rychle!), Mapovali polohy téměř 7 000 galaxií podél přímky směrem k jádru Cold Spot 10 °.

Průzkum je nepochybně řídký - podél této linie vidění je mnohem více než 7 000 galaxií. Z dat však Ruari Mackenzie (University of Durham, UK), Szapudi a jeho kolegové zjistili tři prázdnoty. Největší je o deset let blíže (a tedy starší, 11, 9 miliard let po Velkém třesku) a menší, než navrhoval výsledek z roku 2014, a zdá se, že obsahuje ještě méně galaxií, než odhadoval Szapudiho tým.

Nicméně ani všechny tři dutiny nestačí: Mackenzie a jeho kolegové počítají chladicí účinek dutin na pouhých 9 mikrokelvinů - to je daleko od vysvětlení 70 teplotního poklesu v jádru Cold Spot.

Je tedy Cold Spot vytvořen supervoid, nebo ne? Členové týmu nesouhlasí. Jednou komplikací je kontrolní pole . V mnoha vědeckých studiích slouží kontrola k otestování toho, co by se stalo, kdyby teorie nebyla pravdivá - pokud například léky nebyly použity v lékařské studii. V tomto případě si tým vybral jako kontrolu velké, průměrně strakaté pole oblohy CMB. V této linii dohledu tým najde mezery podobné velikosti jako supervoid Cold Spot - ale žádný Cold Spot s nimi nechodí.

Na základě této kontroly někteří z týmu dospěli k závěru, že supervoid nemá vinu, místo toho se rozhodli pro exotická řešení (více k tomu níže). Nicméně, Szapudi varuje, kontrolní pole také obsahuje velký klastr galaxií a pole Cold Spot neobsahuje. Efekt zahřívání klastru by kompenzoval chladicí efekty dutin. "Absolutně neočekáváme, že [tento region vesmíru] by na CMB promítl chladné místo, " říká.

Tento obrázek porovnává 3D distribuci galaxií v popředí Cold Spot (Cosmic Microwave Background Cold Spot) (černé body) s distribucí galaxií v oblasti bez Cold Spot pozadí (červené body). Počet a velikost oblastí s nízkou hustotou galaxií v obou oblastech jsou podobné.
Durham University, Velká Británie

Alternativy

Alternativy jsou stále zábavné - a kdo ví, mohou se dokonce ukázat jako pravdivé.

Jednou z možností je, že raný vesmír prošel fázovým přechodem, podobně jako voda mrzla v ledu, když se ochladil. Pokud by se to stalo, mohlo by to zanechat defekt v CMB, podobný nedokonalému krystalickému vzoru sněhové vločky. Kosmická inflace by však měla takové nedostatky odstranit, a učinit je méně životaschopným vysvětlením.

Další možnosti zahrnují překročení standardní teorie inflace. Studie CMB tuto teorii zatím potvrdily, takže pokud ji chtějí astronomové udržet, musí se uchýlit k něčemu docela šílenému, aby vysvětlili Cold Spot - střet s jiným vesmírem.

Podle většiny verzí inflačního paradigmatu by tato exponenciální expanze, jakmile začala, měla pokračovat navždy. Zastaví se pouze v kapsách, takzvaných bublinových vesmírech. Pokud žijeme v jednom takovém bublinovém vesmíru, existuje šance, že na počátku existence této bubliny narážel do jiného a zanechal na CMB kosmickou modřinu.

„Paradoxem je, že nejbláznivější znějící exotické modely pro vysvětlení modelu kolize vesmírných kolizí Cold Spot je ve skutečnosti nejpřísnější z hlediska inflačního modelu, “ říká spoluautor studie Tom Shanks (University of Durham, UK).

Pouze čas (stejně jako další průzkumy galaxií a testy inherentních předpokladů) to prozradí.