Bildekreditt: RAS
De siste årene har astronomer fått detaljerte målinger av den kosmiske mikrobølgebakgrunnen stråling - ‘ekkoet’ fra fødselen av universet under Big Bang.
Disse resultatene ser ut til å indikere med bemerkelsesverdig presisjon at universet vårt er dominert av mystisk ‘kald mørk materie’ og ‘mørk energi’. Men nå har en gruppe britiske astronomer funnet bevis på at de eldste mikrobølgeekkoene kan ha blitt endret eller "ødelagt" på deres 13 milliarder år lange reise til jorden.
Resultatene fra et team ved University of Durham, ledet av professor Tom Shanks, er basert på en ny analyse av data fra NASAs Wilkinson Microbiotech Anisotropy Probe (WMAP) satellitt.
Teamet har funnet ut at nærliggende galakse-klynger ser ut til å ligge i himmelregioner der mikrobølgetemperaturen er lavere enn gjennomsnittet. Denne oppførselen kan gjøres rede for hvis den varme gassen i galakse-klyngene har samhandlet med Big Bang-fotonene da de gikk forbi og ødelagt informasjonen i dette ekkoet fra den eldgamle ildkulen. Russiske fysikere R. A. Sunyaev og Ya. B. Zeldovich spådde en slik effekt på begynnelsen av 1970-tallet, kort tid etter oppdagelsen av den kosmiske mikrobølgebakgrunnen.
Denne Sunyaev-Zeldovich-effekten er tidligere sett i tilfeller av detaljerte observasjoner av mikrobølgebakgrunnen i nærheten av noen få rike galakse-klynger, og WMAP-teamet har selv rapportert å se effekten i egne data, nær klyngesentre.
Nå har Durham-teamet funnet bevis på at varm gass i klyngene kan ha innflytelse på mikrobølgebakgrunnskartene ut til en radius av nesten 1 grad fra galakse-klyngesentrene, et mye større område enn tidligere oppdaget. Dette antyder at posisjonene til “klynger av klynger” eller “superklynger” også kan sammenfalle med kjøligere flekker i mønsteret av bakgrunnssvingninger i mikrobølgeovn.
"Fotonene i mikrobølgebakgrunnen stråling er spredt av elektroner i nærliggende klynger," sa professor Shanks. "Dette forårsaker viktige endringer i strålingen når den når oss."
"Hvis galakse-klyngene som ligger flere milliarder lysår fra Jorden også har samme effekt, må vi vurdere om det er nødvendig å endre vår tolkning av satellittkartene for mikrobølgebakgrunnen.
Hvis Durham-resultatet blir bekreftet, kan konsekvensene for kosmologien være svært betydningsfulle. Signaturen for mørk energi og mørk materie ligger i den detaljerte strukturen av krusningene som ble oppdaget i mikrobølgeovnbakgrunnen, ørsmå temperaturvariasjoner som ble opprettet på et tidspunkt da radien til universet var tusen ganger mindre enn den er i dag.
Hvis dette urmønsteret er blitt ødelagt av prosesser som har funnet sted i nyere tid, lenge etter at galakser og galakse-klynger ble dannet, vil det i beste fall komplisere tolkningen av mikrobølgeekkoet og i verste fall begynne å undergrave de tidligere bevisene for både mørk energi og kald mørk materie.
"Kraften til disse fantastiske WMAP-dataene er at den indikerer at det kan være mindre greit å tolke mikrobølgebakgrunnen‘ ekko 'enn tidligere antatt, »sa teammedlem Sir Arnold Wolfendale (tidligere Astronom Royal).
WMAP-teamet har allerede rapportert at deres målinger av Big Bangs mikrobølgeekko kan ha blitt kompromittert av prosessen med galaksdannelse på et mellomstadium i universets historie. De presenterte bevis for at gass som var oppvarmet av førstefødte stjerner, galakser og kvasarer, også kan ha ødelagt mikrobølgesignalet da universet var 10 eller 20 ganger mindre enn i dag. Således antyder både WMAP og Durham-resultatene at mikrobølgeekkoet til Big Bang kan ha vært nødt til å komme gjennom mange flere hindringer på sin reise til jorden enn det man tidligere hadde trodd, med følgelig mulig forvrengning av det primordiale signalet.
"Resultatene våre kan til slutt undergrave troen på at universet er dominert av en unnvikende kald mørk materiepartikkel og den enda mer gåtefulle mørke energien," sa professor Shanks.
Selv om observasjonsbevisene for standardmodellen for kosmologi fortsatt er sterke, inneholder modellen veldig ubehagelige aspekter. Disse oppstår først fordi det er basert på to deler av "uoppdaget fysikk" - kald mørk materie og mørk energi - og ingen av disse er blitt oppdaget på laboratoriet. Innføringen av disse to nye komponentene øker faktisk komplikasjonen til standard Big Bang inflasjonsmodell.
Problemene med mørk energi går spesielt dypt: for eksempel er dens observerte tetthet så liten at den kan være kvantemekanisk ustabil. Det skaper også problemer for teoriene om kvantetyngdekraften, som antyder at vi kan leve i et univers med 10 eller 11 dimensjoner, alle krympet, med unntak av tre i rom og ett i tid.
Mange teoretikere ønsker derfor en rømningsvei fra dagens standardmodell for kosmologi, og det gjenstår å se hvor langt disse observasjonene diskutert av Durham-gruppen vil gå i denne retningen. Men hvis riktig, antyder de at ryktene om at vi lever i en "New Era of Precision Cosmology" kan vise seg å være for tidlige!
Originalkilde: RAS News Release
