Tai gali visiškai sunaikinti mūsų supratimą apie kosmosą

Egzistuojantis standartinis kosmologinis modelis, arba Lambda-CDM modelis, apibūdinantis Visatos evoliuciją ir struktūrą, remiasi prielaida, kad ji yra izotropinė, tai yra, atrodo vienodai visomis kryptimis ir vidutiniškai yra homogeniška dideliais masteliais. Tačiau keli prieštaravimai, t. y. duomenų neatitikimai, verčia abejoti šia idėja.

Astrofizikai pristatė tyrimą, skirtą vienam reikšmingiausių Visatoje atrastų prieštaravimų, vadinamam kosminiu dipolio anomalija (cosmic dipole anomaly). Mokslininkai padarė išvadą, kad tai kelia rimtą problemą standartiniam kosmologiniam modeliui. Tyrimas paskelbtas žurnale „Reviews of Modern Physics“.

Kas yra kosminė dipolio anomalija ir kodėl ji yra problema apibūdinant kosmosą? Pradėkime nuo kosminės foninės mikrobangų spinduliuotės (KMF) (cosmic microwave background, CMB), kuri liko po Didžiojo sprogimo. Ši spinduliuotė yra stebėtinai vienoda visame kosmose.

Todėl astrofizikai yra įsitikinę Visatos modeliu, kuriame naudojamas simetriškiausias erdvėlaikio aprašymas, pateiktas Einšteino bendrojoje reliatyvumo teorijoje. Šis simetriškas Visatos aprašymas, kai ji visur ir visomis kryptimis atrodo vienodai, yra žinomas kaip Friedmano-Lemaîtro-Robertsono-Walkerio metrika. Tai labai supaprastina Einšteino lygčių sprendimą ir yra standartinio kosmologinio modelio pagrindas.

Tačiau yra keletas svarbių anomalijų, įskaitant Hablo problemą. Ji yra ta, kad Visatos plėtimosi greičio vertės ankstyvojoje jos istorijoje nesutampa su vertėmis modernesnėje, taigi ir artimesnėje erdvėje. Kosminio dipolio anomalija yra mažiau žinomas prieštaravimas, tačiau astrofizikai mano, kad ji yra dar svarbesnė Visatos supratimui.

Kai mokslininkai atrado, kad KMF yra simetriška dideliais masteliais, jie atrado, kad šioje spinduliuotėje yra variacijų. Vienas reikšmingiausių yra vadinamas KMF dipolinės anizotropijos skirtumu. Tai didžiausias temperatūrų skirtumas KMF, kai viena kosmoso dalis atrodo karštesnė, o kita – šaltesnė.

Taip pat teigiama, kad panašus kintamumas, arba dipolio anizotropija, stebimas materijos pasiskirstyme visame kosmose. Jei simetriškos Visatos prielaida yra teisinga, tai šį materijos pasiskirstymo kitimą turėtų tiesiogiai lemti kosminės mikrobangų foninės spinduliuotės kitimas.

KMF ir materijos variacijų nuoseklumas patvirtintų standartinio kosmologinio modelio pagrįstumą. Neatitikimas jį tiesiogiai užginčytų. Tačiau duomenys, skirti tai patikrinti, atsirado tik neseniai. Tyrimas rodo, kad materijos variacijos neatitinka KMF variacijų.

Taigi, kosminio dipolio anomalija tampa rimta problema standartiniam kosmologiniam modeliui. Tai reiškia, kad Visata gali būti asimetriška, todėl gali tekti sukurti naują kosmoso evoliucijos ir struktūros modelį.

Astrofizikai mano, kad norint patikrinti gautas išvadas, reikia papildomų duomenų, kuriuos jie tikisi gauti artimiausiu metu. Pasak mokslininkų, jei jų išvados bus teisingos, tai gali visiškai sunaikinti mūsų supratimą apie Visatą.