Dlaczego ruch Układu Słonecznego ma znaczenie?
Jak szybko i w jakim kierunku porusza się nasz Układ Słoneczny w przestrzeni? To pytanie, choć wydaje się proste, ma ogromne znaczenie dla współczesnej kosmologii. Dokładny pomiar tego ruchu pozwala testować fundamenty standardowego modelu kosmologicznego — teorii opisującej ewolucję Wszechświata od Wielkiego Wybuchu po czasy współczesne.
Zaskakujący wynik: trzy razy szybciej niż przewidywano
Zespół naukowców ogłosił wyniki badań, które podważają obecne kosmologiczne wyobrażenia.
Nasza analiza pokazuje, że Układ Słoneczny porusza się ponad trzy razy szybciej, niż przewidują obecne modele – mówi główny autor Lukas Böhme.
Ten wynik wyraźnie przeczy oczekiwaniom opartym na standardowej kosmologii i zmusza nas do ponownego rozważenia naszych wcześniejszych założeń.
Jeżeli wynik się potwierdzi, może oznaczać konieczność rewizji kluczowych założeń na temat struktury i jednorodności Wszechświata.
Radiogalaktyki – co to takiego i dlaczego są ważne?
Aby zmierzyć ruch Układu Słonecznego, badacze wykorzystali radiogalaktyki – galaktyki emitujące intensywne fale radiowe, czyli promieniowanie elektromagnetyczne o dłuższej długości fali niż światło widzialne.
Fale radiowe mają tę przewagę, że przenikają przez kosmiczny pył i gaz, dlatego radioteleskopy dostrzegają obiekty niewidoczne dla teleskopów optycznych.
Dipol kosmiczny – subtelny ślad naszego ruchu
Kiedy Układ Słoneczny przemieszcza się przez przestrzeń, powoduje to powstanie subtelnej asymetrii w rozmieszczeniu odległych galaktyk. W kierunku ruchu obserwuje się nieco więcej radiogalaktyk niż w przeciwnym – efekt ten określa się jako anizotropię dipolową (lub po prostu „dipol”).
To niezwykle słaba różnica, którą można wykryć wyłącznie dzięki bardzo precyzyjnym obserwacjom.
Lukas Böhme, naukowiec z Bielefeld, główny autor badania, przed teleskopem Lovell w Jodrell Bank Radio Observatory w Anglii. Źródło: Lukas Böhme
Najdokładniejsze zliczenie radiogalaktyk w historii
Naukowcy przeanalizowali dane z trzech niezależnych zestawów obserwacyjnych, w tym z europejskiej sieci radioteleskopów LOFAR (Low Frequency Array).
Wprowadzili również nową metodę statystyczną, pozwalającą określić, jaka część radiogalaktyk składa się z wielu komponentów (np. jąder i dżetów). Dzięki temu otrzymali bardziej realistyczne oszacowania niepewności.
Połączenie wszystkich danych ujawniło wynik przekraczający pięć sigma – poziom istotności statystycznej uznawany w nauce za bardzo mocny dowód. (W fizyce pięć sigma to prawdopodobieństwo błędu mniejsze niż jeden na kilka milionów).
Dipol 3,7 razy silniejszy niż przewiduje teoria
Analiza wykazała, że dipol w rozmieszczeniu radiogalaktyk jest 3,7 razy silniejszy, niż przewiduje standardowy model kosmologiczny, który zakłada, że na bardzo dużych skalach materia we Wszechświecie rozmieszczona jest równomiernie.
Jeśli nasz Układ Słoneczny rzeczywiście porusza się tak szybko, musimy zakwestionować fundamentalne założenia dotyczące wielkoskalowej struktury Wszechświata – wyjaśnia prof. Dominik J. Schwarz z Uniwersytetu w Bielefeld. Alternatywnie, sam rozkład radiogalaktyk może być mniej równomierny, niż sądziliśmy. W obu przypadkach nasze obecne modele są poddawane próbie.
Niezwykły efekt już wcześniej pojawiał się w danych
Najnowsze odkrycie nie jest odosobnione. Podobną anizotropię raportowano wcześniej, badając:
- kwazary – wyjątkowo jasne centra odległych galaktyk napędzane przez supermasywne czarne dziury,
- źródła podczerwone – których światło również pozwala śledzić wielkoskalową strukturę kosmosu.
Powtarzalność wyniku sugeruje, że nie mamy do czynienia z błędem pomiaru, lecz z rzeczywistą cechą Wszechświata.
Co to oznacza dla kosmologii?
Jeśli wyniki zostaną potwierdzone, mogą prowadzić do zmian w naszym rozumieniu:
- prędkości ruchu Układu Słonecznego,
- jednorodności i izotropii Wszechświata (fundamentalnych założeń kosmologii),
- rozkładu materii na największych skalach.
Badanie pokazuje też, jak potężnym narzędziem stały się nowoczesne radioteleskopy i jak każda nowa metoda obserwacyjna może wywrócić do góry nogami utrwalone modele.
Więcej informacji: publikacja “Overdispersed Radio Source Counts and Excess Radio Dipole Detection” by Lukas Böhme, et al. Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/6z32-3zf4
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
Na ilustracji: Schemat budowy Układu Słonecznego. Źródło: Shutterstock
