Billedkredit: RAS
I de senere år har astronomer opnået detaljerede målinger af den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling - 'ekkoet' fra universets fødsel under Big Bang.
Disse resultater synes at indikere med bemærkelsesværdig præcision, at vores univers er domineret af mystisk 'kold mørk stof' og 'mørk energi'. Men nu har en gruppe britiske astronomer fundet bevis for, at de primære mikrobølgeekko kan være blevet ændret eller "ødelagt" på deres 13 milliarder år lange rejse til Jorden.
Resultaterne fra et team på University of Durham, ledet af professor Tom Shanks, er baseret på en ny analyse af data fra NASA's Wilkinson Microbiotech Anisotropy Probe (WMAP) satellit.
Holdet har fundet, at nærliggende galakse-klynger ser ud til at ligge i områder med himmel, hvor mikrobølgetemperaturen er lavere end gennemsnittet. Man kan redegøre for denne opførsel, hvis den varme gas i galakse-klyngerne har interageret med Big Bang-fotonerne, da de gik forbi og ødelagte informationerne indeholdt i dette ekko af den ildstedlige ildkugle. Russiske fysikere R. A. Sunyaev og Ya. B. Zeldovich forudsagde en sådan effekt i de tidlige 1970'ere, kort efter opdagelsen af den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling.
Denne Sunyaev-Zeldovich-virkning er tidligere set i tilfælde af detaljerede observationer af mikrobølgebaggrunden i nærheden af et par rige galakse-klynger, og WMAP-teamet har selv rapporteret at se effekten i deres egne data, tæt på klyngecentre.
Nu har Durham-teamet fundet bevis for, at varm gas i klyngerne kan have indflydelse på mikroovnbaggrundskortene til en radius på næsten 1 grad fra galakse-klyngecentre, et meget større område end tidligere fundet. Dette antyder, at placeringerne af "klynger af klynger" eller "superklynger" også kan falde sammen med køligere pletter i mønsteret af mikrobølgebaggrundsvingninger.
"Fotonerne i mikrobølgebaggrundsstrålingen er spredt af elektroner i nærliggende klynger," sagde professor Shanks. "Dette medfører vigtige ændringer i strålingen, når det når os."
"Hvis galakse klynger, der er placeret flere milliarder lysår fra Jorden, også har den samme virkning, må vi overveje, om det er nødvendigt at ændre vores fortolkning af satellitkort over mikrobølgebaggrundsstrålingen."
Hvis Durham-resultatet bekræftes, kan konsekvenserne for kosmologien være meget betydningsfulde. Signaturen til mørk energi og mørk stof ligger i den detaljerede struktur af rippler, der er registreret i mikrobølgebaggrunden, små temperaturvariationer, der blev skabt på et tidspunkt, hvor universets radius var tusind gange mindre, end den er i dag.
Hvis dette oprindelige mønster er blevet ødelagt af processer, der finder sted i den nylige fortid, længe efter dannelse af galakser og galakse-klynger, vil det i bedste fald komplicere fortolkningen af mikrobølgeekkoet og i værste fald begynde at undergrave det tidligere bevis for både mørk energi og kold mørk stof.
”Kraften ved disse vidunderlige WMAP-data er, at det indikerer, at det kan være mindre ligetil at fortolke mikrobølgebaggrunds‘ echo ’end tidligere antaget,” sagde teammedlem Sir Arnold Wolfendale (tidligere Astronom Royal).
WMAP-teamet har allerede rapporteret, at deres målinger af Big Bangs mikrobølgeekko kan have været kompromitteret af galaksdannelsesprocessen på et mellemstadium i universets historie. De præsenterede bevis for, at gas opvarmet af førstefødte stjerner, galakser og kvasarer også kan have ødelagt mikrobølgesignalet, da universet var 10 eller 20 gange mindre end i dag. Således antyder både WMAP- og Durham-resultaterne, at mikrobølgeekkoet ved Big Bang muligvis har været nødt til at komme gennem mange flere forhindringer på dens rejse til Jorden, end der tidligere var blevet troet, med følgelig mulig forvrængning af det oprindelige signal.
”Vores resultater kan i sidste ende undergrave troen på, at universet er domineret af en undvigende kold mørk stofpartikel og den endnu mere gåtefulde mørke energi,” sagde professor Shanks.
Selvom observationsbeviserne for standardmodellen for kosmologi forbliver stærke, indeholder modellen meget ubehagelige aspekter. Disse opstår først, fordi det er baseret på to stykker “uopdaget fysik” - koldt mørkt stof og mørk energi - hvoraf ingen af dem er blevet påvist i laboratoriet. Indførelsen af disse to nye komponenter øger faktisk komplikationen af den store Big Bang-inflationsmodel.
Problemerne med mørk energi løber særlig dybt: for eksempel er dens observerede tæthed så lille, at den kan være kvantemekanisk ustabil. Det skaber også problemer for teorierne om kvantetyngdekraften, som antyder, at vi kan leve i et univers med 10 eller 11 dimensioner, alle sammen krympet med undtagelser fra tre i rummet og en i tid.
Mange teoretikere vil derfor gerne have en flugtvej fra dagens standardmodel for kosmologi, og det er stadig tilbage at se, hvor langt disse observationer, der diskuteres af Durham-gruppen, vil gå i denne retning. Men hvis det er korrekt, antyder de, at rygterne om, at vi lever i en "New Era of Precision Cosmology" kan vise sig at være for tidlige!
Original kilde: RAS News Release
