Planck dezvăluie un Univers aproape perfect
Achiziţionată de telescopul spaţial Planck al ESA, cea mai detaliată hartă creată vreodată a radiaţiei cosmice de fond - radiatie rămasă de la Big Bang - a fost lansată astăzi dezvăluind existenţa unor caracteristice ce contestă bazele înţelegerii actuale a Universului.
Imaginea se bazează pe primele 15.5 luni de date furnizate de Planck şi este prima imagine a misiunii cu întreg cerul ce înfăţişează cea mai veche lumină din Univers, lumină impriată pe cer când acesta avea doar 380 000 de ani.
La acel moment, Universul tânăr era umplut de o supă densă de protoni, electroni şi fotoni aflati în interacţiune la aproximativ 2700ºC. Când protonii şi electronii s-au alăturat pentru a forma atomi de hidrogen, lumina a fost eliberată. Odată cu expansiunea Universului, această lumină a fost întinsă ajungând astăzi microunde, echivalnet cu o temperatură de doar 2.7 grade peste zero absolut.
Acest ‘fond de microunde cosmice’ - (cosmic microwave background) CMB - prezintă mici fluctuaţii de temperatură ce corespund unor regiuni ce aveau densităţi uşor diferite în cele mai vechi timpuri, reprezentând seminţele tuturor structurilor viitoare: stelele şi galaxiile de astăzi.
Potrivit modelului cosmologic standard, fluctuaţiile au apărut imediat după Big Bang şi au fost întinse la scară cosmologică într-o perioadă scurtă de expansiune accelerată cunoscută sub numele de inflaţie.
Planck a fost conceput să mapeze aceste fluctuaţii pe tot cerul cu o rezoluţie şi sensibilitate mai mare ca oricând. Analizând natura şi distribuţia seminţelor în imaginile CMB furnizate de Planck, putem determina compoziţia şi evoluţia Universului de la naşterea sa şi până în prezent.
Per total, informaţiile extrase din noua hartă a lui Planck oferă o excelentă confirmare a modelului cosmologic standard, la o precizie fără precedent, stabilind un nou standard în reprezentarea noastră a conţinutului Universului.
Dar, datorită preciziei foarte ridicate a hărţii produse de Planck, au fost descoperite caracteristici specifice inexplicabile ce ar putea necesita dezvoltări în fizică pentru a putea fi înţelese.
“Calitatea extraordinară a portretului Universului tânăr realizat de Planck ne permite să îi îndepărtăm straturile până la temelii, dezvăluind faptul că schiţa noastră reprezentând cosmosul este departe de a fi completă. Asemenea descoperiri au fost posibile datorită tehnologiilor unice dezvoltate pentru acest scop de către industria europeană,” a declarat Jean-Jacques Dordain, Director General ESA.
“De la lansarea primei imagini produsă de Planck ce înfăţişa întreg cerul în 2010, am extras şi analizat cu grijă toate emisiile de prim-plan ce se află între noi şi prima lumină a Universului, dezvăluind radiaţia cosmică de fond în cel mai mare detaliu de pănă acum,” a adăugat George Efstathiou de la Universitatea Cambridge, Marea Britanie.
Una dintre descoperirile cele mai surprinzătoare este faptul că fluctuaţiile de temperatură în CMB la scară mare nu se potrivesc cu cele prezise de modelul standard - semnalele lor nu sunt la fel de puternice cum era de aşteptat din structurile la scara mai mică observate de Planck.
Citiţi în continuare
Altă descoperire este o asimetrie a temperaturilor medii în emisfere opuse ale cerului. Acest lucru este în contradicţie cu predicţia facută de modelul standard conform căreia Universul ar trebui să fie în general similar în orice direcţie am privi.
În plus, o zonă rece acoperă un petic de cer cu mult mai mare decât era de aşteptat.
Asimetria şi zona rece au fost deja sugerate de predecesorul lui Planck, misiunea WMAP condusă de NASA, dar au fost în mare parte ignorate datorită îndoielilor privind originea lor cosmică.
“Faptul că Planck a realizat o detecţie semnificativă a acestor anomalii şterge orice dubii cu privire la realitatea lor; nu mai poate fi spus că acestea sunt artefacte ale măsurătorilor. Ele sunt reale şi trebuie să găsim o explicaţie credibilă,” a declarat Paolo Natoli de la Universitatea Ferrara, Italia.
“Imaginaţi-vă că inspectaţi fundaţia unei case şi constataţi că o parte a acesteia este slabă. S-ar putea să nu ştiţi dacă punctele slabe vor răsturna în cele din urmă casa, dar aţi începe, probabil, să cautaţi modalităţi de consolidare,” a adăugat François Bouchet de la Institut d’Astrophysique din Paris.
Un mod de a explica anomaliile este de a propune că, de fapt, Universul nu este acelaşi în toate direcţiile la o scară mai mare decăt putem noi observa. În acest scenariu, undele de lumină din CMB poate au urmat un traseu mai complicat prin Univers decât se credea anterior, rezultând unele dintre modelele ciudate observate astăzi.
“Scopul nostru final ar fi acela de a construi un model nou care prezice anomaliile şi creează legături între ele. Dar acum suntem la început; până în prezent, nu ştim dacă acest lucru este posibil şi ce tip de dezvoltări în domeniul fizicii ar putea fi necesare. Şi asta este interesant,” a declarat Profesorul Efstathiou.
New cosmic recipe
Dincolo de anomalii, datele obţinute de Planck se conformează spectaculos de bine aşteptărilor unui model relativ simplu al Universului, permiţând oamenilor de ştiinţă să extragă valorile cele mai precise până la ora actuală referitor la ingredientele Universului.
Materia normală ce formează stelele şi galaxiile contribuie doar cu 4.9% la densitatea de masă/energie a Universului. Materia întunecată, care a fost până în prezent detectată indirect, prin influenţa sa gravitaţională, constituie 26.8%, cu aproape o cincime mai mult decât se estimase anterior.
În schimb, energia întunecată, o forţă misterioasă considerată a fi responsabilă pentru accelerarea expansiunii Universului, reprezintă mai puţin decât se credea până acum.
În cele din urmă, datele Planck au stabilit, de asemenea, o nouă valoare pentru rata de expansiune a Universului, cunoscută şi sub numele de constanta Hubble. Având o valoare de 67.15 kilometrii pe secundă pe megaparsec, aceasta este semnificativ mai mică decât actuala valoare standard folosită în astronomie. Datele sugerează că vârsta Universului este de 13.82 miliarde de ani.
“Cu cele mai exacte şi detaliate hărţi ale cerului prezentănd microundele făcute vreodată, Planck zugrăveşte o nouă imagine a Universului care ne împinge la limitele înţelegerii teoriilor cosmologice actuale,” a declarat Jan Tauber, ESA Planck Project Scientist.
“Observăm o potrivire aproape perfectă cu modelul cosmologic standard, dar cu caracteristici interesante, care ne forţează să regândim unele dintre ipotezele noastre de bază.”
“Acesta este începutul unei noi călătorii şi ne aşteptăm ca analizănd în continuare datete de la Planck vom putea elucida această enigmă.”
