Δεν προέκυψαν νέα στοιχεία για τις κοσμικές ανωμαλίες σύμφωνα με τα τελευταία ευρήματα το δορυφόρου Planck της ESA

Ο δορυφόρος Planck της ESA δεν βρήκε νέα στοιχεία για τις αινιγματικές κοσμικές ανωμαλίες που εμφανίζονται στο χάρτη θερμοκρασιών του σύμπαντος. Η τελευταία μελέτη δεν αποκλείει τη δυνητική συσχέτιση των ανωμαλιών, όμως σημαίνουν ότι οι αστρονόμοι πρέπει να εργαστούν ακόμη πιο σκληρά για να κατανοήσουν την προέλευση αυτών των αινιγματικών χαρακτηριστικών. Τα νεότερα αποτελέσματα του Planck προέρχονται από μια ανάλυση της πόλωσης της Κοσμικής Μικροκυματικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου (CMB) – το πιο αρχαίο φως στην κοσμική ιστορία, που απελευθερώθηκε όταν το σύμπαν ήταν ηλικίας μόνο 380000 ετών.

Η αρχική ανάλυση του δορυφόρου, η οποία δημοσιοποιήθηκε το 2013, εστιάστηκε στη θερμοκρασία αυτής της ακτινοβολίας σε όλη της ουράνια σφαίρα. Αυτό επιτρέπει στους αστρονόμους να ερευνήσουν την προέλευση και την εξέλιξη του Κόσμου. Ενώ κυρίως επιβεβαιώθηκε η τυπική εικόνα για το πώς εξελίχθηκε το σύμπαν μας, ο πρώτος χάρτης του Planck αποκάλυψε επίσης έναν αριθμό ανωμαλιών που είναι δύσκολο να εξηγηθούν μέσα στο πλαίσιο του καθιερωμένου μοντέλου της κοσμολογίας.

Οι ανωμαλίες είναι αδύναμα χαρακτηριστικά στον ουρανό που εμφανίζονται σε μεγάλες γωνιακές κλίμακες. Δεν είναι σίγουρα ατέλεια που παράγεται από τη συμπεριφορά του δορυφόρου ή την επεξεργασία των δεδομένων, όμως είναι αρκετά αδύναμα που θα μπορούσε να είναι στατιστικές τυχαιότητες – διακυμάνσεις που είναι σπάνιες αλλά δεν αποκλείονται τελείως από το καθιερωμένο μοντέλο. Εναλλακτικά, οι ανωμαλίες μπορεί να είναι ένα σημάδι μιας «νέας φυσικής», όρος που χρησιμοποιείται για μη αναγνωρίσιμες από εμάς φυσικές διεργασίες που θα επέκτειναν τους γνωστούς νόμους της φυσικής.

Για να διερευνήσουν περαιτέρω την φύση των ανωμαλιών, η ομάδα του Planck «κοίταξε» την πόλωση της CMB, η οποία αποκαλύφθηκε μετά από μια επίπονη ανάλυση των δεδομένων πολλαπλής συχνότητας που σχεδιάστηκε για να εξαλείψει πηγές πρώτου πλάνου μικροκυματικής εκπομπής, συμπεριλαμβανομένων αερίων και σκόνης στον ίδιο τον Γαλαξία μας. Το σήμα αυτό είναι η καλύτερη μέτρηση μέχρι σήμερα της έτσι αποκαλούμενης E-modes πόλωσης της CMB και χρονολογείται από την περίοδο όταν τα πρώτα άτομα διαμορφώθηκαν στο σύμπαν και η CMB απελευθερώθηκε. Παράγεται από τον τρόπο που το φως σκεδάστηκε στα σωμάτια των ηλεκτρονίων, λίγο πριν τα ηλεκτρόνια συσσωρευτούν στα άτομα υδρογόνου.

Η πόλωση παρέχει μια ανεξάρτητη σχεδόν οπτική της CMB, έτσι αν οι ανωμαλίες υπήρχαν επίσης για να εμφανιστούν εκεί, αυτό θα αύξανε την εμπιστοσύνη των αστρονόμων στο ότι θα μπορούσαν να προκαλούνται από μια νέα φυσική μάλλον παρά από την ύπαρξη στατιστικής συγκυρίας. Ενώ ο Planck δεν σχεδιάστηκε αρχικά για να εστιάσει στην πόλωση, οι παρατηρήσεις του χρησιμοποιήθηκαν για να δημιουργηθούν οι πιο ακριβείς μέχρι σήμερα χάρτες πόλωσης της CMB, του όλου ουρανού. Αυτοί δημοσιεύθηκαν το 2018, βελτιώνοντας πάρα πολύ την ποιότητα των πρώτων χαρτών πόλωσης του Planck, που δημοσιεύθηκαν το 2015.

Όταν η ομάδα του Planck κοίταξε αυτά τα δεδομένα, δεν είδε προφανή σήματα των ανωμαλιών. Το καλύτερο, η ανάλυση, που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο Astronomy and Astrophysics, αποκάλυψε μερικά αδύναμα στοιχεία ότι ορισμένες από τις ανωμαλίες μπορεί να είναι παρούσες. «Οι μετρήσεις πόλωσης του Planck είναι φανταστικές», λέει ο επιστήμονας της ESA στο πρόγραμμα Planck, Jan Tauber. «Ακόμη παρά τα μεγάλα δεδομένα που έχουμε, δεν βλέπουμε κανένα σημαντικό ίχνος των ανωμαλιών».

Εκ πρώτης όψεως, αυτό φαίνεται να καθιστά τις ανωμαλίες πιο πιθανά να είναι στατιστική συγκυρία, όμως στην πραγματικότητα δεν αποκλείει τη νέα φυσική επειδή η φύση μπορεί να είναι πιο περίπλοκη από ότι φανταζόμαστε. Μέχρι στιγμή, δεν υπάρχει πειστική υπόθεση για το τι είδους νέα φυσική θα μπορούσε να προκαλεί τις ανωμαλίες. Έτσι, θα μπορούσε να είναι ότι το υπεύθυνο φαινόμενο επηρεάζει μόνο τη θερμοκρασία της CMB, αλλά όχι την πόλωση. Από αυτή την οπτική, ενώ η νέα ανάλυση δεν επιβεβαιώνει ότι λαμβάνει χώρα νέα φυσική, λαμβάνουν χώρα σημαντικοί περιορισμοί σε αυτήν.

Η πιο σοβαρή ανωμαλία που εμφανίζεται στο χάρτη θερμοκρασίας της CMB είναι ένα έλλειμμα στο σήμα που παρατηρήθηκε σε μεγάλες γωνιακές κλίμακες στον ουρανό, περίπου πέντε βαθμοί – ως σύγκριση, η πανσέληνος αγγίζει περίπου το μισό βαθμό. Σε αυτές τις μεγάλες κλίμακες, οι μετρήσεις του Planck είναι 10% πιο αδύναμες από ότι θα προέβλεπε το καθιερωμένο μοντέλο της κοσμολογίας. Το πρόγραμμα Planck επιβεβαίωσε επίσης, με υψηλή στατιστική εμπιστοσύνη, άλλα ανώμαλα γνωρίσματα το οποία είχαν υπονοηθεί στις προηγούμενες παρατηρήσεις της θερμοκρασίας της CMB, όπως μια σημαντική απόκλιση του σήματος όπως παρατηρήθηκε στα δυο αντίθετα ημισφαίρια του ουρανού, και μια αποκαλούμενη «ψυχρή κηλίδα» – μια ευρεία, χαμηλής θερμοκρασίας κηλίδα με ένα ασυνήθιστης κατακρήμνισης θερμοκρασιακό προφίλ.

Δυστυχώς, τα νέα δεδομένα δεν πάνε παραπέρα τη συζήτηση, καθώς τα τελευταία αποτελέσματα ούτε επιβεβαιώνουν ούτε αμφισβητούν τη φύση των ανωμαλιών. «Έχουμε ορισμένες ενδείξεις ότι, στους χάρτες πόλωσης, θα μπορούσε να υπάρχει μια ασυμμετρία ισχύος παρόμοια με αυτή που παρατηρήθηκε στους χάρτες θερμοκρασίας, αν και παραμένει στατιστικά μη πειστική», αναφέρει ο Enrique Martínez González, ένας από τους συγγραφείς που υπογράφουν τη μελέτη.

Ενώ θα υπάρξει περαιτέρω ανάλυση των αποτελεσμάτων που έγιναν από τον Planck, είναι απίθανο ότι θα αποδώσουν νέα σημαντικά αποτελέσματα σε αυτό το αντικείμενο. Η προφανής πορεία προς μια πρόοδο είναι μια ειδική αποστολή, σχεδιασμένη ειδικά και με βελτιστοποιημένη μελέτη, για να μελετήσει την πόλωση της CMB. Όμως αυτό θα μπορεί να γίνει τουλάχιστον στα 10 με 15 επόμενα χρόνια. Σύμφωνα με συντελεστές της έρευνας, ο Planck μας έχει δώσει τα καλύτερα δεδομένα που θα έχουμε για τουλάχιστον μια δεκαετία. Εν τω μεταξύ, το μυστήριο των ανωμαλιών συνεχίζει να υπάρχει.

Πηγή: ESA

Περισσότερα στη δημοσίευση: Planck 2018 results. VII. Isotropy and statistics of the CMB. Astronomy and Astrophysics.