Czy żyjemy w szczególnej części Wszechświata? W końcu… może

Zgodnie z tym, co naukowcy nazywają Zasadą Kosmologiczną, nasze miejsce w kosmosie nie jest bynajmniej wyjątkowe. Jednak ostatnie obserwacje anomalii we Wszechświecie mogą podważyć to długo utrzymywane założenie.

Odkąd ludzie zaczęli patrzeć w niebo przez teleskopy, stopniowo odkrywamy, że w kategoriach niebieskich najwyraźniej nie jesteśmy aż tak wyjątkowi.

W końcu, Ziemia nie była centrum wszechświata. To nie było nawet centrum Układu Słonecznego! Niestety Układ Słoneczny również nie był centrum wszechświata.

W rzeczywistości istniało wiele zasadniczo identycznych układów gwiezdnych, które razem tworzyły galaktykę, przypomina.

I jak można się spodziewać, galaktyka nie była wyjątkowaale raczej jeden z wielu, wszystkie z własnymi układami słonecznymi, które Mieli także planetyz których niektóre prawdopodobnie mają swój własny zestaw samolubnych stworzeń z przesadnym poczuciem kosmicznego znaczenia.

Ten pojęcie wulgarności została włączona do kosmologii w formie tzw.Zasada kosmologiczna„. Jego istotą jest to, że wszechświat jest w zasadzie taki sam, gdziekolwiek spojrzymy – jednorodny jak mleko, wykonany ze zwykłych materiałów równomiernie rozłożone we wszystkich kierunkach.

Na szczycie kosmicznej hierarchii gromadzą się gigantyczne grupy galaktyk rozległe włókna i arkusze bogate w materięwokół międzygalaktycznych pustek, ale poza nimi struktura wydaje się zanikać.

Ale zasada kosmologiczna jest bardzo niejasna…

Gdybyśmy mogli pomniejsz i spójrz na ogólną panoramę Wszechświata, mówi Alexia Lopezastronom z University of Central Lancashire w Anglii, „wyglądałoby to bardzo gładko„.

Lopeza porównuje kosmos do plaży: Jeśli pod mikroskopem umieścimy garść piasku, ziarna piasku będą wyglądać jak wyjątkowe osobniki, którymi są. „Zobaczylibyśmy różne rdzeniekształty i rozmiary. Ale gdybyśmy przeszli przez plażę i spojrzeli na wydmy, zobaczylibyśmy tylko jednolity złocisto-beżowy kolor.

Oznacza to, że Ziemia – lub którakolwiek z innych bilionów planet – nie wydają się zajmować szczególnie uprzywilejowanego miejsca w porównaniu do wszystkiego innego.

mi ta jednorodność jest wygodnadla astronomów, ponieważ pozwala im spojrzeć na wszechświat częściowo jako na wiarygodny sposób wyciągania wniosków na temat całości; Niezależnie od tego, czy tu, w Drodze Mlecznej, czy w nienazwanej galaktyce oddalonej o miliardy lat świetlnych, panujące warunki muszą być zasadniczo takie same.

To jest etos uproszczenie dotyczy wszystkiegood zrozumienia, w jaki sposób ciemna materia obciąża gromady galaktyk, po oszacowanie, jak powszechne są warunki sprzyjające życiu w całym kosmosie, a także umożliwienie astronomom uproszczenia ich matematycznych modeli przeszłości Wszechświata, a także przewidywań dotyczących przyszłości.

„Wszystko opiera się na założeniu, że zasada kosmologiczna jest prawdziwa” – mówi Lopez. „Ale tak jest bardzo niejasne założenie. Dlatego bardzo trudno jest to zweryfikować.”

Teraz ta weryfikacja jest szczególnie trudna, wyjaśnia Alexia Lopezkiedy istnieją istotne dowody przeciwne: W istocie sugeruje to wiele ostatnich obserwacji Wszechświat może być dziwniejszy i mieć większe zróżnicowanie niż wygodnie zakładają kosmolodzy.

Jeśli tak jest, ludzie (i wszyscy inni) mogliby mieć szczególny widok na odległe lata świetlne – nie uprzywilejowany jako taki, ale też nie przeciętnydo tego stopnia, że ​​„średnia” nie byłaby już nawet użytecznym pojęciem w wystarczająco dużej skali.

„Różni obserwatorzy mogą widzieć nieco inne wszechświatyprzynajmniej na dużą skalę” – mówi Walerio Marraprofesor na Uniwersytecie Federalnym Espírito Santo w Brazylii i pracownik naukowy w Obserwatorium Astronomicznym w Trieście we Włoszech.

Astronomowie nie odrzucili jeszcze zasady kosmologicznejale zbierają wskazówki na temat jego potencjalnych słabości.

Jedno z podejść polega na poszukiwaniu struktur tak dużych, że zaprzeczają kosmicznej gładkości, nawet przy niezwykle dużym powiększeniu. Naukowcy obliczyli, że jest to wszystko, co jest większe niż około 1,2 miliarda lat świetlnych zakłóciłoby jednorodność kosmosu.

I astronomowie już kilka znalazłem.

Na przykład Alexis Lopez zadzwonił Gigantyczny Łuk — krzywa galaktyk rozciągająca się na około 3,3 miliarda lat świetlnych — oraz Duży Pierścieńtorus galaktyk o średnicy około 1,3 miliarda lat świetlnych i średnicy około czterech miliardów.

Dwóch dziwne formacje są blisko siebie i mogą być połączone w jeszcze większą strukturę.

Kosmiczna rozbieżność

Samo badanie kosmologii dostarczyło również powodów do rzucenia pewnych wątpliwości co do zasady kosmologicznej.

Na przykład, światło pozostałe po Wielkim Wybuchuzwane kosmicznym mikrofalowym tłem, charakteryzuje się tajemniczymi fluktuacjami na dużą skalę, które nie wydają się całkowicie przypadkowe, zauważa Dragan Hutererkosmolog z Uniwersytetu Michigan. „Ten nigdy nie została zadowalająco wyjaśniona„, mówi.

Niektórzy naukowcy argumentują, że te potencjalne wyzwania dla zasady kosmologicznej można wyjaśnić inną zasadą, tzw Kosmiczna rozbieżnośćco odnosi się do niepewności statystycznej nieodłącznie związanej z pomiarami Wszechświata przez astronomów.

Zawsze jesteśmy ograniczone przez to, co widzimy i dlatego zawsze matematycznie niepewne, jakie wnioski wyciągnąć z ograniczonej próby.

Być może różnice, które zaobserwowali astronomowie, to po prostu: wynikiem niekompletności, a nie rzeczywistym odbiciem właściwości Wszechświata; Być może to, co wydaje się być anomalnym wybrzuszeniem kosmicznej gładkości, spłaszcza się w porównaniu z niezaobserwowanym fragmentem kosmosu sąsiadującym z widoczną dla nas objętością.

A jeśli chodzi o badanie wystarczająco dużych części wszechświata, kosmolodzy rzeczywiście mają bardzo ograniczone możliwości: obserwowalny wszechświat jest za duży.

„Jeśli powiemy:”Będę badał kształty galaktyk’, cóż, jakie mamy szczęście: mamy tysiące i miliardy galaktyk we Wszechświecie. Możemy odpowiedzieć na nasze pytania za pomocą statystyk, a wariancja próbki będzie bardzo mała” – mówi Huterer. W większych skalach mamy tylko kilka przykładów, ponieważ obserwowalny Wszechświat zawsze dzieli się na wiele dużych części.

Marra przez jakiś czas myślała, że ​​pewne rozbieżności kosmologiczne mogą być wynikiem kosmicznej rozbieżności. Ale to już nie wystarczy je wyjaśnić – wynika z wyliczeń, które przedstawił w jednym z zaprezentowanych w 2023 roku.

Mimo to większość obserwacji kosmicznych bardzo dobrze się opierają do zasady kosmologicznej. Chociaż naukowcy mają wystarczająco dużo informacji, aby zasadnie kwestionować słuszność tej koncepcji, nie są gotowi jej porzucić – zwłaszcza dlatego, że nie ma solidnej, alternatywnej teorii, która mogłaby ją zastąpić.

„Nie ma konkretnych dowodów na naruszenie Zasady” – mówi Huterer. „Jednakże są tacy bardzo ciekawe anomalie.”

Tak czy inaczej, jest to problem trudny do rozwiązania – ze względu na naturę kosmologii. „W przeciwieństwie do eksperymentu laboratoryjnego, który można powtarzać w kółko” – mówi Huterer – „mamy tylko jeden wszechświat„.