2 апреля 2020, четверг, 23:07
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

08 сентября 2016, 10:49

В мире без направлений

Wikimedia Commons

Группа ученых использовала данные о реликтовом излучении, чтобы подтвердить изотропию Вселенной – отсутствие в ней каких-либо выделенных направлений. Какое бы мы ни избрали направление, физические свойства нашего мира будут одинаковы. Исследователи пришли к выводу, что есть лишь один шанс из 121 тысячи, что существует какая-либо разница в зависимости от выбранного направления. Такой результат они сочли лучшим доказательством изотропии.

Благодаря Копернику человечество поняло, что Земля вовсе не находится в центре мира, а вращается вокруг Солнца. Достаточно быстро стало понятным, что и Солнце вовсе не занимает какую-то выделенную позицию во Вселенной, а представляет собой лишь одну из множества звезд. В начале XX века, с появлением общей теории относительности Альберта Эйнштейна и открытия, что Вселенная расширяется во всех направлениях, был сформулирован космологический принцип, который предполагает, что Вселенная везде одинакова и не зависит от выбранного направления – то есть однородна и изотропна.

Космологический принцип имеет свои ограничения. Например, существование звезд и галактик наглядно показывает, материя не распределяется однородно. Объяснение этому дает инфляционная модель возникновения Вселенной. После Большого взрыва она представляла собой однородную массу субатомных частиц в пространстве, а поскольку вскоре после возникновения Вселенная претерпела экспоненциальный всплеск роста (его и называют инфляцией), крошечные квантовые флуктуации в субатомных частицах расширились до гигантских размеров, обеспечивая вариации плотности, из которых выросли галактики. Тем не менее, стандартная модель космологии основывается на предположении, что в больших масштабах, превышающих размеры скоплений галактик, пространство однородно и изотропно.

Теоретически возможно, что Вселенная будет однородной (одинаковой во всех точках), но не изотропной. Аналогом такой ситуации может служить кристалл алмаза, имеющий везде одинаковую плотность, в котором есть оси, вдоль которых выстраиваются в ряды атомы углерода. А вот неоднородной, но при этом изотропной Вселенная, конечно, быть не может. Ученые давно пытаются найти признаки возможной анизотропии Вселенной. В 2006 году результаты, полученные космическим аппаратом Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), позволили предположить, что флуктуации реликтового излучения распределены не случайным образом, а относительно упорядоченно. В результате можно было определить некоторый аналог оси симметрии кристалла во вселенских масштабах. Эту гипотетическую область Вселенной космолог Жуан Магейжу (João Magueijo) предложил назвать «осью зла». Но в 2012 году ученые проекта WMAP пришли к выводу, что наиболее вероятно полученная картина вызвана статистически случайными отклонениями реликтового излучения.

В нынешнем исследовании космологи из Университетского колледжа Лондона Даниэла Саадех (Daniela Saadeh) и Эндрю Понтцен (Andrew Pontzen) и их коллеги использовали измерения реликтового излучения, сделанные в 2009 – 2013 годах космическим аппаратом Planck Европейского космического агентства. Они более точны, чем данные WMAP. А вместо того, чтобы искать в этих данных случаи дисбаланса реликтового излучения, ученые поступили наоборот. Они рассмотрели все возможные варианты наличия выделенного направления в пространстве, определили, как они должны отражаться в структуре реликтового излучения, а уже потом искали соответствующие признаки в данных, которые собрал Planck.

Например, пространство может расширяться с различной скоростью вдоль различных осей. Такое неравномерное расширение привело бы к тому, что реликтовое излучение в некоторых направлениях имело бы большую длину волны, и это отразилось бы на наблюдаемом распределении реликтового излучения. В другом гипотетическом случае пространство может вращаться вокруг определенной оси. Тогда в картине реликтового излучения, зафиксированной аппаратом Planck, наблюдался бы спиральный узор. Наконец, новорожденная Вселенная могла испытать искажения в пространстве, известные как гравитационные волны, которые растянули бы весь космос в одном направлении и сжали его в перпендикулярном направлении. Но изменения такого рода тоже оставили бы в картине реликтового излучение определенный спиральный узор. Всего ученым удалось предположить пять возможных моделей анизотропии, которые должны были дать каждая свой эффект в реликтовом излучении.

Затем, используя суперкомпьютер, ученые стали искать признаки таких эффектов в колебаниях температуры реликтового излучения. Одновременно они искали также закономерности в поляризации волн реликтового излучения, которые тоже могли бы помочь выявить анизотропию. Их анализ был на порядок точнее всех предыдущих аналогичных исследований, но к обнаружению существенных признаков анизотропии он так и не привел. «Мы впервые действительно исключили анизотропию, - говорит Даниэла Саадех, - ранее можно было сказать, что это было лишь не исследовано».

Результаты работы ученых опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.