Parece que a compreensão moderna da estrutura do universo já está bem estabelecida e é geralmente aceita. Mas, de vez em quando, ele deve ser defendido contra as chamadas anomalias, desvios inexplicáveis da norma que colocam em questão o modelo padrão. Vamos falar hoje sobre como um estranho fenômeno cosmológico, por sua natureza e alguma coincidência de circunstâncias chamado de "Eixo do Mal", quase quebrou a cosmologia moderna.
Eco do big bang
A Terra olha para o céu com milhares de olhos telescópicos. Várias dezenas mais são colocadas em órbita. Os primeiros telescópios eram ópticos e foram projetados para observar a parte luminosa do espectro da radiação eletromagnética, acessível ao olho humano. Os modernos perscrutam o espaço sideral sem fundo e observam seus objetos em todo o espectro de radiação eletromagnética. Veja o observatório espacial Swift, por exemplo. Ele é projetado para registrar e observar explosões de raios gama cósmicos - explosões gigantescas de energia observadas em galáxias distantes. Coloque a radiação gama de ondas curtas bem no início do espectro eletromagnético. O observatório orbital russo Radioastron estuda buracos negros e estrelas de nêutrons na faixa de rádio, mais perto da outra extremidade do espectro.
Alguns observatórios orbitais são mais conhecidos, outros menos. No topo da classificação de popularidade está o Telescópio Espacial Hubble, que está em órbita há 27 anos. Ele estuda o espaço nas faixas do visível, ultravioleta e infravermelho. O Kepler também é amplamente conhecido, equipado com um fotômetro supersensível operando na faixa de 430-890 nm (faixas do visível e infravermelho) e capaz de observar simultaneamente as flutuações de brilho de 145.000 estrelas.
Mas entre eles existem observatórios orbitais, o objetivo principal dos quais não são estrelas individuais, planetas ou galáxias, mas o próprio Universo. O propósito de encontrá-los em órbita é ajudar os astrônomos a entender a estrutura do nosso Universo, para tentar entender sua história. E talvez, e veja através da parede de distâncias incríveis e outros universos.
Lançado pela NASA em junho de 2001, o observatório WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) foi um deles. O dispositivo foi projetado para estudar a radiação residual de fundo que se formou como resultado do Big Bang. Até outubro de 2010, estava a 1,5 milhão de km da Terra em órbita perto do ponto Lagrange L2 do sistema Sol - Terra. No período de 2001 a 2009, ele escaneou a esfera celeste e transmitiu os resultados das observações para a Terra. Com base nos dados obtidos pelo telescópio, um mapa de rádio detalhado do céu foi compilado em vários comprimentos de onda eletromagnéticos: de 1,4 cm a 3 mm, o que corresponde ao alcance das microondas.
A radiação da relíquia preenche o Universo uniformemente. Essa radiação de fundo em microondas, que surgiu na era da recombinação primária do hidrogênio, é uma espécie de "eco" do Big Bang. Possui alto grau de isotropia, ou seja, uniformidade em todas as direções. Seu espectro de radiação corresponde ao espectro de radiação de um corpo absolutamente negro com temperatura de 2,72548 ± 0,00057 K. A radiação máxima incide sobre ondas eletromagnéticas com comprimento de 1,9 mm e frequência de 160,4 GHz (radiação de microondas). Sem entrar em detalhes, na escala de radiação eletromagnética está entre a radiação infravermelha térmica e as frequências de comunicação celular, radiodifusão e televisão. A radiação de fundo de microondas é isotrópica com uma precisão de 0,01%. Isso é exatamente o que indica a alternância de áreas laranja "quentes" e azuis "frias" nos mapas de rádio das espaçonaves. Possui alguma anisotropia em pequena escala.
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Em 2010, o observatório completou sua missão. Assim como o WMAP uma vez substituiu o observatório Cosmic Background Explorer (COBE), também conhecido como Explorer 66, e foi substituído pelo mais sensível e moderno Observatório Europeu Planck localizado no mesmo ponto L2 … O Planck tem uma sensibilidade mais alta e uma faixa de frequência mais ampla.
Comparação dos resultados do COBE, WMAP e Planck. Uma ilustração de como é diferente a sensibilidade de seus instrumentos de medição
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Perfurado pelo eixo
A principal provisão da cosmologia moderna, na qual a maioria dos modelos modernos da estrutura do Universo se baseia, é o chamado princípio cosmológico. Segundo ele, no mesmo momento, todo observador, onde quer que esteja e em qualquer direção que olhe, encontrará em média a mesma imagem no Universo.
Essa independência do local de observação, a igualdade de todos os pontos no espaço é chamada de homogeneidade. E a independência da direção de observação, a ausência de uma direção preferencial no espaço, ou seja, o fato de o Universo não preferir uma direção a outra, é isotropia. E sua ausência é anisotropia.
Tudo ficaria bem, mas apenas no processo de processamento dos dados obtidos pela sonda WMAP, foram feitas conclusões sobre essa anisotropia do Universo. Os resultados da análise dos dados mostraram a presença no espaço de uma determinada área extensa em torno da qual ocorre a orientação de toda a estrutura do Universo. Ou seja, no espaço, ainda há uma direção na qual as galáxias e grandes objetos espaciais estão alinhados. Esse fenômeno, capaz de romper com a compreensão moderna do Universo, foi denominado "Eixo do Mal". O próprio termo foi cunhado pelo físico e cosmólogo português João Magueijo a trabalhar no Reino Unido.
As áreas azuis são as mais frias, as áreas laranja são as mais “quentes”. Linha branca - "Eixo do Mal". Contornado com um oval - Supervoid de Eridani
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Acredita-se que esse nome esteja associado não tanto à "geometria" do fenômeno, mas à influência que o fenômeno pode ter nas idéias atuais predominantes sobre o Universo. Entre outras coisas, alguns anos antes, o presidente dos Estados Unidos, George W. Bush, introduziu o mesmo termo em relação a países que, segundo os Estados Unidos, patrocinam o terrorismo internacional e representam uma ameaça à paz e à estabilidade do planeta.
Deve-se notar que nosso Universo tem alguma inomogeneidade e anisotropia. Caso contrário, não haveria galáxias, estrelas ou planetas. E, no final, você e eu também. Todos esses são desvios da homogeneidade do universo. O princípio cosmológico se aplica a escalas muito grandes, muito além do tamanho de um aglomerado de galáxias. Estamos falando de centenas de milhões de anos-luz. Em uma escala menor, a não homogeneidade é possível como consequência das flutuações quânticas causadas pelo Big Bang.
Mageiju, observando as regiões "quentes" (laranja) e "frias" (azul) das flutuações da radiação de fundo de microondas, fez uma descoberta interessante. Ele descobriu que mesmo nas escalas maiores, as flutuações da radiação relíquia (flutuações de temperatura) não são localizadas aleatoriamente, mas relativamente ordenadas.
Um exemplo separado de tal manifestação de anisotropia é a mancha fria relíquia na constelação de Eridanus. Aqui, a radiação de microondas é significativamente mais baixa do que nas áreas circundantes. Com quase um bilhão de anos-luz de diâmetro, o Supervoide Eridani tem muito menos estrelas, gás e galáxias do que o normal.
Não há uma compreensão exata do que poderia ter causado tal buraco. A professora Laura Mersini-Houghton, da University of North Carolina, dá esta explicação empolgante: "Esta é definitivamente uma marca de outro universo fora do nosso."
Pareceu?
E em 2009 a ESA lançou o telescópio Planck mais avançado em órbita. A nave espacial tinha dois instrumentos a bordo para estudar o céu: um receptor de baixa frequência cobrindo a faixa de frequência de 30 a 70 GHz, que corresponde a comprimentos de onda de cerca de 4 a 10 mm, e um receptor de alta frequência com uma frequência de 100 a 857 GHz e comprimentos de onda de 0, 35 a 1 mm. A radiação coletada é focada nos instrumentos por um sistema de dois espelhos - o principal, medindo 1,9 por 1,5 m, e o secundário, cujo tamanho é 1,1 por 1,0 m. Os receptores do telescópio foram resfriados a quase zero absoluto, operando a uma temperatura de –273, 05 ° C, ou seja, 0,1 ° C acima do zero absoluto. A observação do céu "Planck" continuou até o esgotamento em janeiro de 2012 do hélio líquido, resfriando os receptores.
Telescópio "Planck" no ponto Lagrange L2 do sistema Sol - Terra
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Ele teve que refutar os resultados obtidos pelo WMAP, ou, pelo contrário, confirmá-los. E a primeira análise dos dados obtidos, realizada em 2013, mostrou que o “Eixo do Mal” no Universo realmente existe. Mas naquela época todos os dados recebidos pela espaçonave ainda não haviam sido publicados.
Foi apenas no ano passado que uma equipe de pesquisadores da University College London (UCL) e do Imperial College London, com base nos resultados de uma análise de um conjunto completo de dados de um telescópio, constatou que realmente não há "eixo". Os dados obtidos com o telescópio entre 2009 e 2013 foram analisados em um supercomputador. Os resultados da análise mostraram: o Universo é isotrópico. O estudo de astrônomos britânicos foi publicado em maio de 2016 pela Physical Review Letters.
Daniela Saadeh, cosmóloga pesquisadora do Departamento de Física e Astronomia da University College London, que participou do estudo, não esconde sua alegria: “Podemos dizer que salvamos a cosmologia de uma revisão completa”.
Em uma explicação dos achados do estudo postada no site da faculdade, Daniela explica: “Os resultados do estudo são a melhor evidência de que o universo é o mesmo em todas as direções. Nosso entendimento atual da estrutura do universo é baseado na suposição de que ele não prefere uma direção a outra. Mas é preciso entender que a teoria da relatividade de Einstein, em princípio, não nega a possibilidade da existência de espaço desequilibrado. Universos que giram ou se estendem podem muito bem existir, por isso é muito importante que este não seja o caso em nosso caso. Embora nós, é claro, não possamos descartar isso completamente, mas nossos cálculos indicam que a probabilidade disso é apenas uma em 121.000."
Varredura da esfera celestial com o telescópio Planck
esa.int
Sergey Sobol
