Glavni nalaz bio je zapanjujući: nivo anizotropije je znatno veći nego što su predviđale prethodne simulacije koje sadrže isključivo tamnu materiju. Otkriveno je da se galaksije grupišu na način koji ukazuje da pravac posmatranja ipak igra ulogu, što je u direktnoj suprotnosti sa onim što se očekivalo od izotropnog modela.
Da li je svemir zaista isti u svim smerovima? Savremena nauka počiva na fundamentalnoj pretpostavci: svemir je u osnovi jednobrazan. Veruje se da, bez obzira na to gde se nalazite ili kuda usmerite svoj teleskop, kosmos na najvećim skalama izgleda isto. Zamisao homogenosti i ravnomernosti decenijama je temelj na kojem se gradilo razumevanje svega što postoji. Da biste to lakše zamislili, poslužite se metaforom zamućene fotografije. Ako biste fotografisali ceo svemir, a zatim fotografiju toliko zamutili da se ne vide pojedinačne zvezde i galaksije, i posmatrali je iz velike daljine, ne biste primetili nikakvu posebnu strukturu, niti smer koji se izdvaja. Sve bi izgledalo kao jednolična siva površina. Međutim, nauka je polje u kojem se i najčvršći temelji stalno preispituju. Nova istraživanja upućuju da se pojavila prva ozbiljna pukotina u osnovama Standardnog modela – kosmos bi mogao biti znatno čudniji i nepredvidljiviji nego što se misli.
Šta je izotropnost i zašto je važna? U kosmologiji se ovaj koncept naziva izotropnost. Kada naučnici kažu da je svemir izotropan, tvrde da on na najvećim razmerama izgleda identično u svim smerovima. Suprotnost je anizotropija – u kojoj svemir pokazuje različite karakteristike u zavisnosti od toga kuda gledamo. Pretpostavka izotropnosti nije samo teorijska pogodnost; ona ima duboke naučne i filozofske korene:
Naučni značaj: Izotropnost je neophodna da bi fizičari mogli da postave i reše kompleksne jednačine koje opisuju ponašanje i evoluciju svemira na velikim skalama. Bez nje matematika kosmosa postaje kudikamo teža za odgonetanje.
Filozofski značaj: Ona je tesno povezana sa onim što se naziva Kopernikanski princip. Još od vremena Nikole Kopernika nauka uči da Zemlja nije na posebnom, privilegovanom mestu u centru svega. U izotropnom svemiru, svaki posmatrač, gde god se nalazio, vidi „otprilike isto”.
Novu sumnju u ovu dugogodišnju pretpostavku uneo je naučni rad Marka Galopa, doktoranda sa Univerziteta u Kanterberiju na Novom Zelandu, koji se bavi nehomogenom kosmologijom. U svojem istraživanju koristio je podatke sa instrumenta DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). To je izuzetno precizna spektroskopska sprava koja daje neverovatnu trodimenzionalnu (3D) mapu svemira. On omogućuje da se meri crveni pomak (redshift) svetlosti, na osnovu čega se precizno određuje udaljenost galaksija i gleda daleko u prošlost. Galop i saradnici su analizirali diskove – kružne poprečne preseke unutar konusa informacija koje je prikupio DESI. Postupak je podrazumevao merenje verovatnoće da se, u odnosu na jednu galaksiju, druga pronađe pod određenim uglom unutar tog trodimenzionalnog konusa.
Glavni nalaz bio je zapanjujući: nivo anizotropije je znatno veći nego što su predviđale prethodne simulacije koje sadrže isključivo tamnu materiju. Otkriveno je da se galaksije grupišu na način koji ukazuje da pravac posmatranja ipak igra ulogu, što je u direktnoj suprotnosti sa onim što se očekivalo od izotropnog modela.
Da li smo mi u središtu svega? Kada se u javnosti pojavi vest da svemir izgleda drugačije u različitim smerovima, prirodno iskrsne pitanje: da li to znači da on ima centar i da smo mi možda u njemu? Mark Galop naglašava da to nije slučaj. Čak i ako je anizotropan, ne znači da postoji jedna fiksna tačka ili preovlađujuća osa oko koje se sve okreće. Prema njegovim rečima, svemir može biti anizotropan, a da i dalje ne krši Kopernikanski princip. Moguće je da različiti posmatrači na ma kojim mestima vide potpuno drugačije slike kosmosa, ali to ne čini nijednog posebnim, ni centrom svega. Niko nije u centru, niti vidi istu sliku.
Iako je ovo još pod velikim znakom pitanja (veliko ako), potvrda anizotropije bi izazvala revoluciju. Šta bi to moglo značiti za nauku:
Brži rast struktura: Anizotropija bi značila da su se galaksije i klasteri razvijali i rasli brže nego što predviđa Standardni model kosmologije. To bi zahtevalo potpuno nove mehanizme za objašnjenje rane evolucije svemira.
Promenljiva tamna energija: Ovo otkriće se nadovezuje na ranije DESI podatke koji sugerišu da tamna energija možda nije kosmološka konstanta, već da njena snaga varira tokom vremena.
Modifikacija zakona fizike: Možda ćemo biti primorani da menjamo razumevanje tamne materije ili čak da uvodimo modifikacije u Ajnštajnovu Opštu teoriju relativnosti da bi se objasnile pomenute nepravilnosti.
Šta je sledeće? Nalazi su uzbudljivi, ali i protivrečni. Drugi naučni radovi su već izdvojili pojedine nedoslednosti u Galopovoj studiji, a on sam upravo rešava ta pitanja. Da bi se potvrdilo da je anizotropija stvarna, potrebno je proći kroz rigorozne stres testove:
- Napredniji modeli:
Neophodan je prelazak sa modela tamne materije na modele koji uključuju galaksije da se vidi da li one zaista prate predviđenu distribuciju.
- DESI DR2: Rezultati moraju biti potvrđeni kroz obimniju zbirku podataka (Data Release 2) instrumenta DESI.
- Misija Euclid: Podaci će se upoređivati sa rezultatima nove evropske svemirske misije Euclid, koja takođe mapira strukturu kosmosa.
Nauka napreduje kroz neslaganja i preispitivanja. Kako Mark Galop ističe, stalna rasprava i provera pretpostavki jesu jedini način da se dođe do istine. Čak i ako se ispostavi da je anizotropija samo statistička anomalija, njeno buduće proučavanje pomera granice čovekovog znanja o univerzumu.
(Ilustracija Pixabay)
(Astronomski magazin)
