KOSMIČKO TKANJE

OTKUD „OSA ZLA” U SVEMIRU

471 pregleda

Poslednjih godina po astronomskim člancima, sajtovima, predavanjima i forumima može da se čuje ta fraza. Ime zvuči kvazinaučno i bilo bi lepo ako bismo prestali da ga koristimo (to teško ide). Sama tema koja se krije iza tog naziva je, međutim, interesantna.

Na gornjoj slici je izgled celog neba prema primljenom zračenju na talasnim dužinama od oko trećine milimetra do oko 11 milimetara. Zvezde ne emituju mnogo na tim talasnim dužinama, pa se ne vide. Hladni gas naše ili drugih galaksija ima primetnu emisiju u ovom dijapazonu, ali to je pažljivo oduzeto. Ono što je ostalo da vidimo jesu oblaci tople plazme na temperaturi od blizu 4.000 Celzijusa. Otprilike dvaput toplije od mlaza švajs-aparata. Štaviše, ti oblaci se nalaze na samoj granici vidljivog svemira i vidimo ih onakvim kakvi su bili pre skoro 13,7 milijardi godina.

Isti takvi oblaci vrele plazme su postojali i tu gde mi sada sedimo i svuda bliže u svemiru, ali pošto je to bliže ono što je tu vidimo kako je sada ili kako je bilo u bližoj prošlosti. Dotle se svemir proširio, gas se ohladio, formirale su se galaksije, zvezde i planete, pa je to ono što i vidimo. Tako da na ovoj slici vidimo samo oblake koji su tako daleko da njihovo zračenje tek sada stiže do nas. To je granica vidljivog svemira.

U međuvremenu, otkako je zračenje napustilo te oblake plazme svemir širio. Ohladili su se ne samo oblaci već i samo njihovo zračenje (to je neobičan fizički efekat, svetlost se ohladila!), pa nam stiže ne kao blistavo zračenje švajs-aparata nego kao uglavnom mikrotalasno zračenje koje kao da je emitovao hladni gas na temperature od svega oko 2,73 Kelvina.

Šarena zrnca koja opažamo na slici predstavljaju oblake plazme različitih veličina i temperatura. Mrlja veličine malog slova „o” odgovara oblaku od oko 400 hiljada svetlosnih godina u prečniku. Do sada se takav region proširio oko hiljadu puta i u sadašnje vreme odgovara gigantskom jatu galaksija od oko 400 miliona svetlosnih godina u prečniku. O sadašnjem stanju tih dalekih oblaka mi donosimo zaključke posmatrajući galaksije i jata galaksija koja su blizu. Jer materija bilo gde proistekla je iz iste supe, i galaksije kakve su sada blizu nas bi trebalo da su iste kao galaksije sada koje su daleko.

Crvenom bojom na toj slici su označeni regioni koji su malo topliji od 2,73 Kelvina. Plavom oni koji su malo hladniji. Raspon tih varijacija je do 0,0001 Kelvina. Precizna merenja te zrnaste strukture su osnova naše savremene slike svemira. Sa ove slike je dedukovana i starost svemira, i njegov sastav i njegova geometrija, i zakon po kojem su nastale galaksije. Jedno od najvećih dostignuća nauke svih vremena.

Sve što je na ovoj mapi izmereno predstavlja realnost. I tu su, povrh svih uspešnih, očekivanih ili razumljivih rezultata, primećene i neočekivane anomalije. Dve su označene na ovoj slici.

Beli oval dole desno ima prečnik od oko 10 punih Meseca na nebu ili 2 miliona svetlosnih godina u to doba. Njegova temperature, kako se vidi iz duboko plave boje, sada je oko 0,0007 Kelvina ispod srednje. Ta manja vrednost nije problem, već što ne bi trebalo da je tako hladan region toliko veliki! To je takozvana hladna pega ili „hladna mrlja” (CMB cold spot).

Na slici je, takođe, označena vijugava bela linija. Ona deli nebo u dve polulopte, levu i desnu. Ispostavilo se da je srednja temperature polulopte levo oko 0,0001 Kelvina ispod srednje temperature celog neba, a srednja temperature polulopte desno je oko 0,0001 Kelvina iznad srednje temperature celog neba (2,73 Kelvina).

Tehnički opis te razlike je što dve ili, čak, tri matematičke funkcije koje se ovde koriste imaju maksimume u približno istom smeru, blisko jednoj istoj osi. Nekoliko godina pre ovog otkrića tadašnji američki predsednik Džordž Buš Mlađi upotrebio je u političkom kontekstu frazu „osa zla”. Dvoje fizičara usvojilo je to ime za opis uzroka razlike srednjih temperatura dve polulopte koje razdvaja vijugava bela linija na slici. Svako može da odluči da li je to politički sarkazam, duhovita analogija ili jezički kič.

Zagonetke te razlike u temperaturama je što bi se očekivalo da ,kako god da presečemo nebo u dve polulopte, one bi trebalo da imaju iste srednje temperature, to jest iste u smislu da se ne razlikuju mnogo više od tačnosti merenja. Razlika od 0,0001 Kelvina je otprilike dva puta veća i primećena je. Važno je naglasiti da se ovde ne radi o razlici temperature u dva dijametralno suprotna pravca (takozvani dipol), već o difuznijoj razlici cele polusfere, jedne u odnosu na drugu.

Šta je uzrok te razlike? To još niko ne zna. Prva mogućnost bila je da su ove anomalije rezultat matematičke obrade merenja. To je u principu moguće, ali fizičari su ispitali tu mogućnost I odlučno je odbacili. Druga mogućnost je da su u oduzimanju zračenja bližih objekata na ovim talasnim dužinama neki propušteni. Da je ova razlika u temperaturama možda uzrokovana prisustvom bliskih izvora hladnog mikrotalasnog zračenja?

To je naročito interesantna mogućnost jer je hladnija od dve hemisfere uglavnom severno od ravni ekliptike (ravni u kojoj planete kruže oko Sunca), dok je malo toplija hemisfera južnije od te ravni. Da li postoji neka nesimetrična raspodela prašine ili gasa oko Sunčevog sistema koja dovodi do ove anomalije? Nije nemoguće u principu, ali fizičari i astronomi su razmatrali tu mogućnost i do sada nijedan model ne drži vodu.

Treća mogućnost je da se radi o nekom novom kosmološkom efektu, znaku nove fizike, možda čak nove revolucije u kosmologiji? Takva razmatranja za sada, međutim, imaju malu vrednost. Jer ništa nismo naučili ako treba da usvojimo tri nove dramatične hipoteze da bi se objasnila jedna činjenica!

Treba posebno naglasiti da anomalija razlike u temperaturama dve polulopte nema nikakve veze sa interpretacijom kvantne mehanike, ulogom posmatrača u merenju i sličnim temama. Ovde se radi o standardnoj situaciji – razumeti broj. Najprihvatljivija interpretacija za sada je da se radi o statističkoj fluktuaciji bez većeg fizičkog značaja. Jer ni „hladna mrlja” ni „osa zla” nisu nemoguće, kao voda koja teče uzbrdo, samo su malo verovatne, kao šansa da se dobije na lutriji. Ove anomalije ne ruše sadašnju sliku svemira ili takozvani Standardni kosmološki model, tek su ga zagolicale.

U istoriji fizike i astronomije ima dosta slučajeva tih numerički malih zagonetki. Neke se polako istope, kada se poveća preciznost merenja ili otkrije neočekivana sistematska greška, što daje prijatan osećaj da zaista razumemo šta znamo. Druge se održe, kombinuju i dovedu do novih otkrića i proširenja naše slike, što je standardni put progresa. Videćemo šta će biti u ovom slučaju.

(Ilustracije https://sci.esa.int/)

(Astronomski magazin)

O autoru

administrator

Ostavite komentar