Bildkredit: RAS
Under de senaste åren har astronomer fått detaljerade mätningar av den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen - "ekot" från universums födelse under Big Bang.
Dessa resultat tycks indikera med anmärkningsvärd precision att vårt universum domineras av mystisk "kall mörk materia" och "mörk energi". Men nu har en grupp brittiska astronomer funnit bevis för att de ursprungliga mikrovågarna kan ha modifierats eller "skadats" på sin 13 miljarder år långa resa till jorden.
Resultaten från ett team vid University of Durham, under ledning av professor Tom Shanks, är baserade på en ny analys av data från NASA: s Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) satellit.
Teamet har funnit att närliggande galaxkluster verkar ligga i himmelregioner där mikrovågstemperaturen är lägre än genomsnittet. Detta beteende skulle kunna redovisas om den heta gasen i galaxklyngarna har interagerat med Big Bang-fotonerna när de gick förbi och förstörde informationen i detta eko från den primära eldkula. Ryska fysiker R. A. Sunyaev och Ya. B. Zeldovich förutspådde en sådan effekt i början av 1970-talet, strax efter upptäckten av den kosmiska mikrovågsbakgrundsstrålningen.
Denna Sunyaev-Zeldovich-effekt har tidigare setts i fallet med detaljerade observationer av mikrovågsbakgrunden i närheten av några rika galaxklyngar och WMAP-teamet har själva rapporterat se effekten i sina egna data, nära klustercentra.
Nu har Durham-teamet funnit bevis för att varm gas i klustren kan påverka mikrovågsbakgrundskartorna till en radie av nästan 1 grad från galaxklyngcentrumen, ett mycket större område än tidigare upptäckt. Detta antyder att positionerna för "kluster av kluster" eller "superkluster" också kan sammanfalla med svalare fläckar i mönstret av mikrovågsbakgrundsfluktuationer.
"Fotonerna i mikrovågsbakgrundsstrålningen är spridda av elektroner i närliggande kluster," sade professor Shanks. "Detta orsakar viktiga förändringar i strålningen när den når oss."
"Om galaxkluster som ligger flera miljarder ljusår från Jorden också har samma effekt, måste vi överväga om det är nödvändigt att modifiera vår tolkning av satellitkartorna för mikrovågsbakgrundsstrålningen."
Om Durham-resultatet bekräftas, kan konsekvenserna för kosmologin vara mycket betydande. Signaturen för mörk energi och mörk materia ligger i den detaljerade strukturen för ringarna som upptäcktes i mikrovågsbakgrunden, små temperaturvariationer som skapades vid en tidpunkt då universumets radie var tusen gånger mindre än den är idag.
Om detta primordiala mönster har skadats av processer som har ägt rum under senare tid, länge efter att galaxer och galaxkluster bildats, kommer det i bästa fall att komplicera tolkningen av mikrovågsekot och i värsta fall börja undergräva de tidigare bevisen för både mörk energi och kall mörk materia.
"Kraften med denna underbara WMAP-data är att det indikerar att tolkningen av mikrovågsbakgrunden" eko "kan vara mindre enkel än tidigare trott," sade teammedlem Sir Arnold Wolfendale (tidigare Astronom Royal).
WMAP-teamet har redan rapporterat att deras mätningar av Big Bangs mikrovågseko kan ha äventyrats av galaxbildningen på ett mellanstadium i universums historia. De presenterade bevis på att gas som värms upp av förstfödda stjärnor, galaxer och kvasarer också kan ha förstört mikrovågsignalen när universum var 10 eller 20 gånger mindre än i dag. Således antyder både WMAP- och Durham-resultaten att mikrovågsekotet från Big Bang kan ha behövt komma igenom många fler hinder på sin resa till jorden än vad som tidigare trott, med följd av eventuell snedvridning av den primordiala signalen.
"Våra resultat kan i slutändan undergräva tron på att universum domineras av en svårfångad kallt mörkt materialpartikel och den ännu mer gåtfulla mörka energin," sade professor Shanks.
Även om observationsbeviset för kosmologins standardmodell förblir stark, innehåller modellen mycket obekväma aspekter. Dessa uppstår först eftersom det är baserat på två delar av "oupptäckt fysik" - kall mörk substans och mörk energi - och ingen av dessa har upptäckts i laboratoriet. I själva verket ökar införandet av dessa två nya komponenter avsevärt komplikationen med den stora inflationsmodellen Big Bang.
Problemen med mörk energi löper särskilt djupt: till exempel är dess observerade densitet så liten att den kan vara kvantmekaniskt instabil. Det skapar också problem för teorierna om kvanttyngd, som antyder att vi kan leva i ett universum med 10 eller 11 dimensioner, alla krympt, med undantag för tre i rymden och en i tid.
Många teoretiker vill därför ha en flyktväg från dagens standardmodell för kosmologi och det återstår att se hur långt dessa observationer diskuterade av Durham-gruppen kommer att gå i denna riktning. Men om det är korrekt föreslår de att rykten om att vi lever i en "New Era of Precision Cosmology" kan visa sig vara för tidigt!
Originalkälla: RAS News Release
