Das verbleibende Licht des jungen Universums weist einen großen Fehler auf und wir wissen nicht, wie wir ihn beheben können. Das ist der kalte Punkt. Es ist einfach viel zu groß und viel zu kalt. Astronomen sind sich nicht sicher, was es ist, aber sie sind sich größtenteils einig, dass es sich lohnt, es zu untersuchen.
DER kosmischer Mikrowellenhintergrund (CMB) entstand, als unser Universum erst 380.000 Jahre alt war. Damals war unser Kosmos etwa eine Million Mal kleiner als heute und hatte eine Temperatur von mehr als 10.000 Kelvin (17.500 Grad Fahrenheit oder 9.700 Grad Celsius), was bedeutet, dass das gesamte Gas Plasma war. Als das Universum expandierte, es kühlte ab und das Plasma wurde neutral. Dabei löste er eine Flut weißglühenden Lichts aus. Im Laufe der nächsten Milliarde Jahre kühlte sich dieses Licht ab und dehnte sich auf eine Temperatur von etwa 3 Kelvin (minus 454 F oder minus 270 C) aus, wodurch diese Strahlung fest im Band der Mikrowellen der Atmosphäre lag. elektromagnetisches Spektrum.
Der CMB ist fast vollkommen gleichmäßig, es gibt jedoch winzige Temperaturunterschiede von etwa 1 Teil pro Million, und diese Unvollkommenheiten, die wie Flecken unterschiedlicher Form und Größe aussehen, sind der saftigste Teil. Wir können nicht genau vorhersagen, wie groß die Schwankungen sein werden, welche spezifischen Orte kalt und welche heiß sein werden. Dies liegt daran, dass das Licht, das wir sehen, aus einem Teil des Universums stammt, der jetzt nicht mehr sichtbar ist.
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Das bedeutet, dass wir uns auf Statistiken verlassen müssen, um CMB zu verstehen. Wir können nicht sagen, welche Stellen wo erscheinen werden; Wir können nur die Physik nutzen, um die durchschnittliche Größe von Flecken zu verstehen und zu verstehen, wie heiß oder kalt sie im Durchschnitt sind.
Der kalte Fleck
Mit dem CMB ist so ziemlich alles in Ordnung. Wir wissen, woher die Flecken kommen, und haben im Laufe der Jahrzehnte immer fortschrittlichere Teleskope und Teleskope gebaut. Satelliten Um besser zu sehen. Tatsächlich stellt der Nachweis und die Messung des CMB eine der größten wissenschaftlichen Errungenschaften dar.
Und dann ist da noch die kalte Stelle.
Es gibt jetzt viele kalte Stellen im CMB. Aber es gibt einen… DER Cold Spot – das fällt auf. Auch optisch sticht es hervor. Wenn Sie sich eine Karte des CMB ansehen – wo die gesamte Himmelskugel in eine seltsame, vage ovale Form komprimiert ist – ist sie unten und ein wenig rechts. Am Himmel zeigt es das Sternbild Eridanus.
Die kalte Stelle ist seltsam kalt. Abhängig davon, wie Sie den Rand des Flecks definieren, ist er etwa 70 Mikrokelvin kälter als der Durchschnitt, verglichen mit dem normalen durchschnittlichen Kältefleck, der nur 18 Mikrokelvin kälter als der Durchschnitt ist. In seinen tiefsten Teilen ist es 140 Millikelvin kühler als der Durchschnitt.
Es ist auch groß – etwa 5 Grad im Durchmesser, was nicht nach viel klingt, aber es sind etwa 10 Grad. Vollmonde nebeneinander aufgereiht. Der durchschnittliche Punkt auf dem CMB beträgt weniger als 1 Grad. Es ist also nicht nur seltsam kalt, sondern auch seltsam groß.
Hier wird es kompliziert. Die kalte Stelle ist leicht zu erkennen. Astronomen entdeckten es erstmals mit NASAder Wilkinson Microwave Anisotropy Probe in den frühen 2000er Jahren und die Europäische WeltraumorganisationDer Planck-Satellit bestätigte die Existenz des kalten Flecks. Das war also nicht nur ein Zufall des Instruments, ein Messfehler oder eine seltsame außerirdische Störung – es ist eine echte Sache.
Das bringt uns zu einer weiteren Frage: Interessiert es uns?
Wir können nicht mit Sicherheit sagen, welche Stellen auf dem CMB wo erscheinen werden; Wir erhalten lediglich statistische Informationen. Darüber gab es viel Hin und Her, aber der allgemeine Konsens ist, dass wir vernünftigerweise nicht erwarten sollten, dass der kalte Fleck so groß und so kalt ist, nur durch Zufall, sondern basierend auf unserem Verständnis der Physik. aus dem vorherigen Universum, es ist einfach zu abwegig.
Ja, von Zeit zu Zeit sollten zufällig große, kalte Flecken auftauchen, aber unsere Wahrscheinlichkeit, einen rein zufällig zu sehen, liegt bei weniger als 1 % (und kann viel geringer sein, je nachdem, wen Sie fragen). Wir können zwar einfach sagen, dass wir großes Pech hatten und einen kalten Fleck hatten, aber es kommt selten genug vor, dass mehr Aufmerksamkeit erforderlich ist.
Es handelt sich also nicht um einen Messfehler und vermutlich auch nicht um das Ergebnis eines Zufalls. Also, was ist es?
Die brennende Debatte
Die bevorzugte Erklärung für die seltsame Natur des kalten Flecks ist, dass er auf einen riesigen kosmischen Hohlraum zurückzuführen ist, der sich in dieser Richtung zwischen uns und dem CMB befindet. Kosmische Hohlräume sind große Flecken von fast nichts. Aber trotz dieses Nichts beeinflussen sie das CMB-Licht, und das liegt daran, dass Hohlräume entstehen.
Wenn CMB-Licht zum ersten Mal in ein Vakuum eintritt, gewinnt es etwas Energie, wenn es von einer Umgebung mit hoher Dichte in eine Umgebung mit niedriger Dichte übergeht. In einem vollkommen statischen Universum würde Licht auf dem Weg nach draußen auf der anderen Seite die gleiche Energiemenge verlieren. Da sich Hohlräume jedoch verändern, kann der Hohlraum beim ersten Lichteinfall relativ klein und flach sein und daher Zeit es geht, die Leere ist groß und tief.
Dies führt zu einem Gesamtenergieverlust des CMB-Lichts, das das Vakuum passiert – ein Prozess, der als integrierter Sachs-Wolfe-Effekt bekannt ist.
Ein riesiger Hohlraum könnte also möglicherweise den kalten Fleck erklären, aber es gibt ein Problem: Wir wissen nicht, ob es in dieser Richtung tatsächlich einen riesigen Hohlraum gibt. Wir haben Karten und Studien von Galaxien in diesem Teil des Himmels, aber sie sind alle auf die eine oder andere Weise unvollständig; Entweder erfassen sie nicht alle Galaxien oder sie decken nicht das gesamte Volumen des vermeintlichen Hohlraums ab. Auch dies war Gegenstand zahlreicher Diskussionen in der Literatur, wobei einige Gruppen behaupteten, ein Supervakuum identifiziert zu haben, während andere behaupteten, es sei nichts Besonderes daran.
Selbst wenn es in dieser Richtung ein Supervakuum gäbe, ist es außerdem nicht klar, ob es einen ausreichend starken Effekt erzeugen würde, um den kalten Punkt zu erzeugen, den wir sehen.
Diese Mehrdeutigkeit lässt Raum für originelle Vorschläge, wie etwa die Idee, dass der Cold Spot ein verbleibender Schnittpunkt zwischen unserem Universum und einem benachbarten Universum wäre. Aber selbst diese Hypothese kann nicht alle Eigenschaften des kalten Flecks erklären.
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Macht der kalte Fleck das ungültig? Urknall? Absolut nicht. Ist das eine Untersuchung wert? Fast sicher. Werden wir jemals endgültig verstehen können, was es ist? Vielleicht nicht.
So ist Wissenschaft. Es ist nie perfekt und eine Theorie hat immer einen kleinen Dorn im Auge. Manchmal blühen diese Dornen auf, um neue Arten traditionellen Wissens zu enthüllen, manchmal verwelken diese Dornen, während die Wissenschaftler langsam an ihnen nagen, und manchmal sitzen sie einfach da, nie vollständig gelöst, nie vollständig beantwortet, aber nie erreichen sie das Niveau, auf dem sie mehr brauchen. Aufmerksamkeit.
So oder so, mir geht es gut. Wofür? Denn in diesem Universum ist nichts perfekt, nicht einmal unsere Beschreibungen.