Mogući dokazi multiverzuma

Pogled u misteriozno i ​​raspravljano hladno mjesto

Svemir je započeo snažnom i upečatljivom eksplozijom, a tijelo mu je bilo gusto i maglovito narančasto dok je plazma puhala s ogromnom količinom topline. U ovom svijetlom moru koji je bio početak svega, protoni i elektroni došli su u dodir kako bi stvorili zasljepljujući sjaj vrlo različit od tamnog neba kakvo danas vidimo. Tek nakon 380 000 godina prvi atomi su se počeli formirati u hladnijim temperaturama, omogućujući rađanje vodika i helija koji bi na kraju ustupili mjesto zvijezdama, prekrasnim svjetlosnim točkama u svemiru u kojima su ugljik, kisik i izrađuju se željezo. Odnosno, osvrćući se na prozirni, blistavi početak svega, stvari su bile vrlo različite od hladnijeg i tamnijeg prostora u kojem danas živimo. Ali energija iz ovog kaotičnog vremena, samo nekoliko stotina tisuća godina nakon Velikog praska, može nas usmjeriti na nešto još neobičnije.

Ako je preslikana, energija se naziva CMB ili kozmička mikrovalna pozadina. To je zračenje prilično ujednačeno, obično varira ne više od 20 mikrokelvina na bilo kojoj točki na karti. Iako je bilo gorljivih 3.000 stupnjeva Kelvina kada su se atomi prvi stvorili, širenje tijekom 13 milijardi godina kasnije je ostavilo bliže 2.725 stupnjeva iznad apsolutne nule (-454 stupnjeva Farenheita ili -270 Celzijusa) u kozmosu. Širenje je također dovelo do toga da se valna duljina svjetlosti prelazi iz infracrvene u mikrovalnu, a svemir ostavlja izgled ljudskog oka prozirnim i istinski crnim. Ali postoji područje CMB-a, nazvano Hladna mrlja, koje odstupa puno više od uobičajenih 20 mikrokelvina. Zapravo je 150 mikrokelvina hladnije od prosjeka i prelazi 1 milijardu svjetlosnih godina. Hladno mjesto primijetili su i WMAP (NASA-ova Wilkinson mikrovalna anizotropna sonda) i satelit Planck, što znači da nije proizvod puke instrumentalne pogreške.

Ovdje se vidi Hladna mrlja koju je Szapudi preslikao pomoću PanSTARRS-a, a potom kasnije kao Planck-ov satelit. Slika ESA Planck suradnja.

Do početka 2017. godine, jedna od vodećih teorija o uzroku hladne mrlje odnosila se na supervoide. Praznine u svemiru nisu u potpunosti prazne; sami mogu ugostiti nekoliko galaksija, ali su mnogo manje gusti od okolnih područja. Oko praznina galaksije će se okupiti u ogromnim zidovima poznatim kao superklasteri - najveći objekti u svemiru. Materija se zatim povlači u te strukture i dalje od praznih džepova koje znamo kao kozmičke praznine. Hladna točka mogla se formirati dok je CMB zračenje prolazilo kroz jedan od supervoida i na njegova su svojstva tada utjecali ISW-efekti. To bi stvorilo dojam da je postojala hladna točka kad je doista nije bilo. Učinak ISW-a (integrirani Sachs-Wolfe) ima veze s fotonima koji prolaze kroz svemirske prostore bogate materijom ili materijom koja nedostaje materije. Kako se foton približi području bogatom materijom, dobit će više energije od gravitacije materije. Budući da će širenje oslabiti gravitacijsko povlačenje guste površine materije do trenutka odlaska fotona, tada će foton dobiti energetski dobitak i to ćemo vidjeti na CMB-u kao porast temperature. Naprotiv, kad fotoni uđu u prazninu, gube energiju jer ih regije bogate materijom povlače natrag. Iako bi trebali povratiti energiju dok odlaze, širenje povećava prazninu s obzirom da se fotoni probijaju, pa na kraju ostaju s manje energije i ostave to područje CMB-a izgledajući mnogo hladnije.

Dakle, teorija supervoida temeljila se na CMB fotonima koji gube energiju kada prođu kroz prazninu, vodeći ovo područje karte da postane hladno.

To je prva teorija predložena 2006. godine i ona koja izgleda kao da je prikupljala dokaze jer je u 2015. godini studija sa Sveučilišta na Havajima tvrdila da je otkrila 1,8 milijardi svjetlosnih praznina u smjeru Hladnog mjesta. Međutim, drugi timovi od tada imaju problema s ponavljanjem tih rezultata. U studiji iz 2017. godine, teoriju supervoida odbacila je istraživačka skupina sa Sveučilišta Durham koja je provela crveno pomicanje i uspjeli su preslikati 7000 galaksija u smjeru Hladne točke. Istraživanjem su pronađene 3 velike praznine - i moguća četvrta - ali čak i ove praznine samo bi smanjile temperaturu za 32 mikrokelvina, a ne 150 mikrokelvina uočenih na Hladnoj tački. Studija sa Sveučilišta Durham (koju su vodili Ruari Mackenzi i Tom Shanks) prikupila je spektroskopske podatke koji se smatraju točnijim od fotometrijskih podataka koje je prikupio tim sa Sveučilišta na Havajima.

Prije prelaska s analogne na digitalnu, dio statičke slike koju televizor vidi na CMB zračenju. Neke stanice FM između toga također mogu ovo zračenje pokupiti u obliku bijelog šuma. Slika DBB.

Ako nije supervoid uzrokovao ovu anomaliju u CMB-u, što je?
To bi mogla biti samo čista šansa. Prema simulacijama, mjesto poput onog koje se promatra može se dogoditi 1 na svakih 50 svemira, što znači da bi nam se moglo dogoditi da postoji u prilično posebnom svemiru. Rad Mackenzi i Shanks postavlja vjerojatnost tako hladne regije na 1–2% prema našem standardnom modelu kozmologije.

Ali postoji još uzbudljiva teorija koja nije isključena: ona o multiverzumu. Ova posebna ideja multiverzuma proizlazi iz inflacije, trenutak ubrzo nakon Velikog praska kada se svemir naglo i veličanstveno povećao, proces koji znanstvenici koriste za računanje veličanstvene veličine i oblika svemira koji danas vidimo.

Mnoge verzije inflacije kažu da je vječna. Jednom kada pokrene, nastavlja se zauvijek, osim u malim džepovima. Naš bi svemir bio primjer jednog od malih džepova - ili mjehurića - gdje je inflacija stala. Ti normalni univerzumi potiču od inflacije kada imaju stabilnu energiju vakuuma. U ovom trenutku će se početi širiti normalnom brzinom. Ako bi rano u našem svemiru mjehur naletio na drugi mjehurić, to bi moglo ostaviti traga na CMB-u, ili onome što smatramo hladnom mrljom. Ova dva svemira spajat će se kad se sudaraju i razmjenjivat će energiju. Ovisno o udaljenosti od onog spajanja, to bi moglo izgledati ili hladno ili vruće mjesto na karti CMB-a.

Prema profesoru Tomu Shanksu, "Najluđe ozvučenje egzotičnih modela objašnjenja Hladne mrlje, multiverzuma, zapravo je najviše standardno u smislu našeg trenutnog modela svemira."

Nasumične kvantne fluktuacije mogle su uzrokovati male razlike u temperaturi opažene na CMB. Oni će se tada povećati u veličini tijekom inflacije.

Jedna od kritika protiv teorije multiverzuma je da je svemir vjerojatno mnogo veći od onoga što shvaćamo. Zbog toga su izgledi drugog univerzuma koji se sudaraju u nas na promatranom dijelu neba nevjerojatno mali. Tada postoji mogućnost ljudske pogreške. Zbog statističkih algoritama potrebnih za mjerenje odstupanja u CMB-u, anomalije bi mogle biti posljedica bučnih podataka. Daljnje promatranje i analiza podataka, naime sa satelita Planck, u budućnosti će ili podržavati ili opovrgnuti teorije o Hladnoj tački.

Za sada postojimo bez odgovora, zavirite u zračenje svuda oko nas i pitamo se što bi moglo stvoriti to cool, vrelo mjesto. Bez obzira na to je li uzrokovano multiverzumom ili ne, on odaje tajnu i izazov našem trenutnom kozmološkom modelu. Iako nam daje mnogo više pitanja nego odgovora, on također omogućuje da se naša mašta oslobodi, pružajući nam divlju mogućnost da da, možda ipak nismo sami.