• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Wszechświat rodzi się i umiera cyklicznie?

    05.12.2010. 04:11
    opublikowane przez: Jakub Juranek

    Nowe analizy promieniowania reliktowego sugerują, że Wszechświat nie powstał po raz pierwszy, w wyniku Wielkiego Wybuchu około 13 miliardów lat temu, jak dotychczas sądzono, ale narodził się eony wcześniej, przechodząc od tego czasu przez kolejne cykle narodzin i śmierci. Regularne okręgi, o znacznie mniejszej wariancji temperatury, zarysowujące się na mapach mikrofalowego promieniowania tła, które właśnie zostały wykryte, są mocnym wyzwaniem dla najpowszechniej uznawanej obecnie teorii inflacyjnej ekspansji Wszechświata i Wielkiego Wybuchu. Mogą one również stanowić niezwykły ślad, poprzez który, możliwe będzie wnioskowanie na temat historii Wszechświata w poprzednich epokach jego istnienia.

    Wydawać się może, że pytania o to, co istniało przed Wielkim Wybuchem nie mają większego sensu. Wedle najpowszechniej przyjmowanej obecnie teorii ewolucji Kosmosu, cała czasoprzestrzeń, wyewoluowała z pierwotnej osobliwości, tak więc nie można pomyśleć o tym, co było przed nią, gdyż pojęcie czasu jest w tym przypadku irrelewantne. Chociaż teoria Wielkiego Wybuchu i rozszerzającego się Wszechświata nie jest jedyną koncepcją ujmującą problem ewolucji Kosmosu, opiera się na najmocniejszych przesłankach teoretycznych, jak i danych obserwacyjnych. Niedawno jednak, angielski matematyk i fizyk Roger Penrose w artykule naukowym, opublikowanym wspólnie z armeńskim fizykiem Vahe Gurzadyanem, donosi, iż udało mu się wykryć niezwykłe, koncentryczne anomalie, podczas analizy mikrofalowego promieniowania tła. Obszary te, w których wariancja temperatur jest znacząco mniejsza, niż w całej reszcie obserwowanego Kosmosu, mogą być poważnym dowodem na słuszność alternatywnego, cyklicznego modelu rozwoju Wszechświata. Stanowią również ślady, dzięki którym możliwe jest teoretyczne spekulowanie o dalekiej, przeszłości, sięgającej znacznie wcześniej niż narodziny Wszechświata, w którym żyjemy.

    Zaobserwowane przez Penrose’a i Gurzadyana okręgi to ślady, które z niezwykłą regularnością zaznaczyły się, na będącym swoistą łuną pozostałą po pierwszych chwilach ekspansji Wszechświata, tle Kosmosu czyli promieniowaniu reliktowym. Zgodnie z teorią inflacyjną, mówiącą o Wielkim Wybuchu, jako początku gwałtownie rozszerzającego się Kosmosu, istnienie takich regularnych pierścieni o podobnych właściwościach jest trudne do wytłumaczenia. Nawet, gdyby mogły powstać w pierwszych ułamkach rozszerzania się Wszechświata, winny być szybko zmazane, z drugiej zaś strony trudno jest wykazać, jak wedle tego klasycznego modelu mogłyby w ogóle powstać. Powyższe trudności teoretyczne, mogą być jednak świetnym argumentem słuszności modelu cyklicznego, w którym postrzega się Kosmos, jako istniejący w nieskończonym cyklu powtarzających się narodzin i śmierci. Pewne globalne, w skali kosmicznej, procesy, w trakcie dawniejszej epoki jego istnienia, pozostawiły ślady, które są obserwowalne w jego teraźniejszym wcieleniu.

    Cykliczny model Wszechświata nie zaprzecza istnieniu samego Wielkiego Wybuchu, jednak zjawisko to jest w nim uznawane tylko za powtarzającą się prawidłowość, oddzielającą od siebie kolejne epoki istnienia Wszechświata. Pochodzenie okręgów z mniejszą wariancją rozkładów temperatury promieniowania reliktowego, wyjaśnia się w tym modelu zderzeniami bardzo masywnych czarnych dziur, łączących się ze sobą w ubiegłej epoce trwania naszego Wszechświata. Takie zderzenia wywoływały, wedle teorii, powstanie swoistych gigantycznych grawitacyjnych zmarszczek w czasoprzestrzeni " podobnych poniekąd do kręgów fal, jakie tworzą się po rzuceniu kamyka w taflę wody. To sferyczne falowanie grawitacyjne, powstałe w wyniku zderzeń super-masywnych czarnych dziur w poprzednim eonie, czyli przed najnowszym Wielkim Wybuchem, przeistoczyło się w impuls energetyczny, który odcisnął piętno na dystrybucji ciemnej materii - stanowiącej zdecydowaną większość masy przy początku rodzącego się ponownie Wszechświata. Powstałe w ten sposób różnice widziane są obecnie w postaci wykrytych właśnie, regularnych pierścieni.




    Satelita WMAP (ang.Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)



    Pierścienie na mapie promieniowanie reliktowego, odkryte zostały dzięki analizie danych pochodzących z satelity NASA WMAP (ang. Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) - urządzenia, którego zadaniem było dokonanie podstawowych pomiarów kosmologicznych i określenie najbardziej ogólnych właściwości Wszechświata. Dodatkowe potwierdzenie istnienia okręgów, na mapie promieniowania tła, uzyskano również z danych pochodzących z eksperymentu BOOMERaNG (ang. Balloon Observations Of Millimetric Extragalactic Radiation and Geophysics), w którym obserwacji promieniowania dokonywano za pomocą balonów unoszących się na wysokości suborbitalne. Wydaje się, że dwa niezależne źródła danych wykluczają możliwość, iż obserwowane prawidłowości są artefaktem, wytworzonym przez niedoskonałości pomiarów. Istnieją jednak pewne możliwości, że wyniki te wiążą się z zastosowaną metodą. Chociaż WMAP przeprowadził skanowanie całego obszaru nieba, nie wszystkim jego rejonom poświęcona została taka sama ilość czasu - nie jest wiadome, czy Penrose i Gurzadyana uwzględnili to w swych obliczeniach, z kolei wątpliwości co do danych z projektu BOOMERaNG wiążą się z tym, iż nie poddano w nim obserwacji tak dużego obszaru nieba, jak w przypadku satelity WMAP.

    Obecnie wszyscy zainteresowani, niezależnie od tego, jaką teorię ewolucji Wszechświata uznają za bardziej właściwą, z niecierpliwością oczekują więc danych, jakie przekaże na Ziemię nowy satelita o nazwie Planck, będący dziełem Europejskiej Agencji Kosmicznej. Tworząc znacznie bardziej szczegółową, niż WMAP, mapę promieniowania reliktowego, umożliwi on dokładniejsze przetestowanie m.in. cyklicznego modelu ewolucji Wszechświata i być może rozwieje również szereg innych wątpliwości, dotyczących kwestii początku i przebiegu ewolucji naszego Wszechświata.

    Więcej na temat tego kontrowersyjnego odkrycia przeczytać można również na portalu Astronomia.pl, oraz (w języku angielskim), na stronie magazynu ScienceNews.
    Czytelnicy głębiej zainteresowani tematem sięgnąć mogą również do oryginalnego artykułu Rogera Penrose’a i Vahe Gurzadyana:
    Gurzadyan, V. G. i Penrose, R. Concentric circles in WMAP data may provide evidence of violent pre-Big-Bang activity. arXiv:1011.3706v1 | PDF


    Grafika:
    Autor/źródło: NASA. Licencja: własność publiczna.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Wielki Kolaps (inne nazwy: Wielka Zapaść, Wielki Kres i Wielki Krach, Wielki Skurcz, z ang. Big Crunch) – jedna z hipotez kosmologicznych opisujących koniec istnienia Wszechświata. Zakłada on, że proces rozszerzania Wszechświata nie będzie przebiegać wiecznie. W pewnym momencie, pod wpływem grawitacji jego rozszerzanie się ustanie i rozpocznie się proces do niego odwrotny – "kurczenie się Wszechświata". Przebieg kurczenia się Wszechświata, zgodnie z hipotezą Wielkiego Kolapsu, podzielić będzie można na etapy: Widzialny (obserwowalny) Wszechświat – obszar Wszechświata, wraz ze znajdującą się w nim materią, który jest możliwy do zaobserwowania z Ziemi na chwilę obecną. Widzialny Wszechświat jest ograniczony z uwagi na fakt, iż światło lub inne sygnały są w stanie dotrzeć do ziemskiego obserwatora z okresu nie wcześniejszego od początku Wielkiego Wybuchu. Zimna ciemna materia - jeden z rodzajów ciemnej materii. Postulat jej istnienia wynika z udoskonalenia teorii wielkiego wybuchu zawierającej dodatkowe założenia, że większość materii we wszechświecie składa się z materiału, który nie może być obserwowany, bo nie wytwarza promieniowania elektromagnetycznego (skutkiem czego jest ciemna), a cząstki tworzące tę materię poruszają się wolno (stąd jest zimna). Większość kosmologów traktowała zimną materię jako opis, jak wszechświat przeszedł z gładkiego początkowego stanu we wczesnym czasie (jak pokazują badania kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła) do rozkładu galaktyk i ich gromad, jaki widzimy dziś - wielkoskalowej struktury wszechświata.

    Era rejonizacji – okres ewolucji Wszechświata, w którym rozproszony w przestrzeni kosmicznej wodór został ponownie zjonizowany przez promieniowanie jonizujące. Okres ten jest jednym z ważnych epizodów ery materii i przypada na pierwsze miliardolecie istnienia Wszechświata, chociaż nadal trwają badania mające na celu dokładne określenie początku i końca tej ery. Wielkie Odbicie (z ang. Big Bounce) – teoretyczny model cyklicznego powstawania i zapadania się Wszechświata. W modelu tym ekspansja i kurczenie się Wszechświata przybiera formę oscylacji, w których Wielki Wybuch interpretowany jest jako odbicie będące wynikiem upadku poprzedniego wszechświata.

    Zasada kopernikańska – zasada filozoficzna, według której położenie Ziemi we wszechświecie nie jest w żaden sposób uprzywilejowane. Nazwa pochodzi od nazwiska Mikołaja Kopernika, który zapostulował odejście od geocentrycznego modelu Wszechświata i zastąpienie go takim, w którym Ziemia jest tylko jednym z ciał krążących wokół Słońca (przyjął jednak, że to Słońce stanowi centrum Wszechświata). Kosmologia obserwacyjna jest działem astronomii, a dokładnie astrofizyki. Zajmuje się badaniem Wszechświata, jego kształtu i ewolucji (do największej możliwej skali, po horyzont cząstek). Kosmologia obserwacyjna bazuje na kosmologii teoretycznej, tworzącej formalizmy matematyczne w postaci matematycznych modeli Wszechświata.

    Kosmologia teoretyczna zajmuje się badaniem struktury i ewolucji Wszechświata jako systemu, konstruując teorie i porównując ich przewidywania z obserwacjami, stanowiąc naturalne uzupełnienie kosmologii obserwacyjnej. W szczególności, przedmiotem badań kosmologii teoretycznej są statystyczne przewidywania dotyczące struktury Wszechświata, w tym modelowanie rozwoju pierwotnych zaburzeń, prowadzących do powstania galaktyk, a także modelowanie najwcześniejszych etapów ewolucji Wszechświata (teoria inflacji, teorie ciemnej energii i kosmologia strunowa (tj. kosmologia oparta o teorię strun). Era Plancka – pojęcie stosowane w kosmologii dla określenia fazy rozwoju wczesnego Wszechświata. Na podstawie kosmologicznego modelu rozszerzającego się Wszechświata przyjmuje się, że era ta trwała od t = 0 do t = 10 s. Stan Wszechświata w erze Plancka nie może być opisany za pomocą równań klasycznej ogólnej teorii względności, gdyż efekty kwantowe odgrywają wówczas zasadniczą rolę i do poprawnego opisu potrzebna jest teoria grawitacji kwantowej, której obecnie nie ma, choć do jej miana aspiruje kilka teorii, np. pętlowa grawitacja kwantowa, M-teoria, teoria strun.

    Bariogeneza – hipotetyczny proces zachodzący we wczesnym wszechświecie (krótko po Wielkim Wybuchu), w wyniku którego powstały główne składniki materii nukleony, czyli protony i neutrony. Podstawowym problemem, który usiłują wyjaśnić hipotezy dotyczące procesu bariogenezy, jest obserwowana we wszechświecie nierównowaga pomiędzy liczbą cząstek materii a antymaterii. Naturalną hipotezą jest, że powstający wszechświat powinien zawierać równą liczbę cząstek i antycząstek. Pojawia się zatem problem utworzenia z początkowo symetrycznego stanu wszechświata, obserwowanego obecnie stanu asymetrii pomiędzy materią i antymaterią.

    Wieloświat (multiwersum, multiświat, metawszechświat, super-wszechświat, multiwszechświat, ultrawszechświat) – zbiór wszelkich możliwych wszechświatów, zawierający w sobie wszystko inne (w tym wszystkie możliwe, potencjalne – niezależnie od rozważanych czasoprzestrzeni lub wymiarów, w których się znajdują – wszechświaty; w tym także tak zwane wszechświaty równoległe). Do powstania tej definicji doprowadziła idea istnienia innych wszechświatów oprócz naszego.

    Wieki ciemne (ang. Dark Ages) – wczesny etap ewolucji Wszechświata, który rozpoczął się około 300 do 500 tys. lat po Wielkim Wybuchu, trwający kilkaset (~500) milionów lat, zakończony erą rejonizacji, zwaną też czasem kosmicznym renesansem (ang. Cosmic Renaissance Epoch). Wieki Ciemne rozpoczęły się, kiedy temperatura wypełniającej kosmos materii obniżyła się na tyle, że indywidualne elektrony i protony zaczęły się łączyć w neutralne atomy wodoru, pozwalając tym samym na swobodne rozchodzenie się mikrofalowego promieniowania tła, powstałego po Wielkim Wybuchu.

    Dodano: 05.12.2010. 04:11  


    Najnowsze