Arah adalah sesuatu yang biasa kita manusia. Hidup di persekitaran darat yang ramah, kita terbiasa melihat sesuatu dari atas dan bawah, kiri dan kanan, ke depan atau ke belakang. Dan bagi kami, kerangka rujukan kami tetap dan tidak akan berubah, kecuali kami bergerak atau sedang dalam proses bergerak. Tetapi mengenai kosmologi, keadaan menjadi lebih rumit.
Sejak sekian lama, ahli kosmologi berpendapat bahawa alam semesta adalah homogen dan isotropik - iaitu pada dasarnya sama dalam semua arah. Dalam pengertian ini, tidak ada yang disebut "naik" atau "bawah" ketika datang ke ruang angkasa, hanya titik-titik rujukan yang benar-benar relatif. Dan berkat kajian baru penyelidik dari University College London, pandangan itu terbukti betul.
Demi studi mereka, yang berjudul "Bagaimana isotropik adalah Alam Semesta?", Pasukan penyelidik menggunakan data tinjauan Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik (CMB) - sinaran termal yang tersisa dari Big Bang. Data ini diperoleh oleh kapal angkasa Planck ESA antara 2009 dan 2013.
Pasukan kemudian menganalisisnya menggunakan komputer super untuk menentukan apakah ada corak polarisasi yang akan menunjukkan jika ruang memiliki "arah pilihan" pengembangan. Tujuan ujian ini adalah untuk melihat apakah salah satu andaian asas yang mendasari model kosmologi yang paling banyak diterima sebenarnya betul.
Andaian pertama ini adalah bahawa Alam Semesta diciptakan oleh Big Bang, yang berdasarkan penemuan bahawa Alam Semesta berada dalam keadaan pengembangan, dan penemuan Latar Belakang Gelombang Mikro Kosmik. Anggapan kedua adalah bahawa ruang adalah homogen dan istropik, yang bermaksud bahawa tidak ada perbezaan besar dalam pembahagian jirim berbanding skala besar.
Kepercayaan ini, yang juga dikenal sebagai Prinsip Kosmologi, sebagian didasarkan pada Prinsip Copernican (yang menyatakan bahawa Bumi tidak mempunyai tempat khusus di Alam Semesta) dan Teori Relativiti Einstein - yang menunjukkan bahawa pengukuran inersia dalam sistem apa pun adalah relatif kepada pemerhati.
Teori ini selalu mempunyai batasannya, kerana jirim jelas tidak diedarkan secara merata pada skala yang lebih kecil (iaitu sistem bintang, galaksi, kelompok galaksi, dll.). Walau bagaimanapun, ahli kosmologi berpendapat mengenai hal ini dengan mengatakan bahawa turun naik pada skala kecil disebabkan oleh turun naik kuantum yang terjadi di awal Alam Semesta, dan bahawa struktur berskala besar adalah salah satu homogenitas.
Dengan mencari turun naik cahaya tertua di Alam Semesta, para saintis telah berusaha untuk menentukan apakah ini benar. Dalam tiga puluh tahun terakhir, ukuran seperti ini telah dilakukan oleh beberapa misi, seperti misi Cosmic Background Explorer (COBE), Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), dan kapal angkasa Planck.
Demi kajian mereka, pasukan penyelidik UCL - diketuai oleh Daniela Saadeh dan Stephen Feeney - melihat perkara-perkara dengan sedikit berbeza. Alih-alih mencari ketidakseimbangan di latar belakang gelombang mikro, mereka mencari tanda-tanda bahawa ruang mungkin mempunyai arah pengembangan yang lebih disukai, dan bagaimana ini mungkin mencantumkan diri mereka di CMB.
Seperti yang dikatakan oleh Daniela Saadeh - pelajar PhD di UCL dan pengarang utama di akhbar - Space Magazine melalui e-mel:
"Kami menganalisis suhu dan polarisasi latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB), radiasi peninggalan dari Big Bang, menggunakan data dari misi Planck. Kami membandingkan CMB sebenar dengan ramalan kami untuk bagaimana ia kelihatan di alam semesta anisotropik. Selepas carian ini, kami menyimpulkan bahawa tidak ada bukti untuk corak ini dan bahawa anggapan bahawa Alam Semesta adalah isotropik pada skala besar adalah baik. "
Pada dasarnya, keputusan mereka menunjukkan bahawa hanya ada 1 dari 121 000 peluang bahawa Alam Semesta bersifat anisotropik. Dengan kata lain, bukti menunjukkan bahawa Alam Semesta telah berkembang ke semua arah secara seragam, sehingga menghilangkan keraguan tentang keberadaan mereka yang sebenarnya pada skala besar.
Dan dengan cara ini, ini agak mengecewakan, kerana Alam Semesta yang tidak homogen dan sama dalam semua arah akan membawa kepada satu set penyelesaian untuk persamaan lapangan Einstein. Dengan sendirinya, persamaan ini tidak membebankan simetri pada ruang masa, tetapi Model Piawai (yang mana ia adalah sebahagian) menerima homogenitas sebagai jenis yang diberikan.
Penyelesaian ini dikenali sebagai model Bianchi, yang dicadangkan oleh ahli matematik Itali Luigi Bianchi pada akhir abad ke-19. Teori-teori algebra ini, yang dapat diterapkan pada waktu-dimensi tiga dimensi, diperoleh dengan menjadi kurang ketat, dan dengan demikian memungkinkan untuk Alam Semesta yang bersifat anisotropik.
Sebaliknya, kajian yang dilakukan oleh Saadeh, Feeney, dan rakan-rakan mereka telah menunjukkan bahawa salah satu andaian utama bahawa model kosmologi semasa kita memang betul. Dengan berbuat demikian, mereka juga memberikan rasa yang sangat diperlukan untuk mendekati perbahasan jangka panjang.
"Dalam sepuluh tahun terakhir, ada banyak diskusi mengenai apakah ada tanda-tanda anisotropi berskala besar di CMB," kata Saadeh. “Sekiranya Alam Semesta bersifat anisotropik, kita perlu mengkaji semula banyak pengiraan kita mengenai sejarah dan isinya. Data berkualiti tinggi Planck hadir dengan peluang keemasan untuk melakukan pemeriksaan kesihatan ini pada model kosmologi standard dan berita baiknya adalah selamat. "
Oleh itu, pada masa berikutnya anda melihat ke langit malam, ingatlah ... itulah kemewahan yang anda miliki hanya semasa anda berdiri di Bumi. Di luar sana, permainan bola keseluruhannya adalah nother! Oleh itu, nikmati perkara ini yang kita panggil "arah" bila dan di mana anda boleh.
Dan pastikan untuk melihat animasi ini yang dihasilkan oleh pasukan UCL, yang menggambarkan data CMB misi Planck:
