[Cytadela] Dziura, kt�rej nigdy nie by�o

Home

Odszkodowanie za dziurę w drodze

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/62/BigBangNoise.jpgDo�� przypadkowe w rzeczy samej odkrycie mikrofalowego promieniowania t�a (CMB, Cosmic Microwave Background) w 1965 roku przez dw�ch pracownik�w (nagrodzonych za to dokonanie nagrod� Nobla A.A. Penziasa i R.W. Wilsona) laboratori�w badawczych ameryka�skiej firmy Bell Telephone mo�na �mia�o uzna� za prze�omowy moment o nieocenionym znaczeniu dla rozwoju “m�odej”, nowo�ytnej kosmologii. Potwierdzaj�c empirycznie i niezaprzeczalnie istnienie przewidywanego wcze�niej przez niekt�rych teoretyk�w (n.p. wybitnego fizyka Georga Gamowa) promieniowania, b�d�cego reliktem wczesnego, gor�cego Wszech�wiata (st�d zamiennie stosowana jest r�wnie� cz�sto nazwa “promieniowanie reliktowe”), kosmologowie otrzymali w ko�cu do swych r�k pot�ne narz�dzie, kt�re nie do��, �e by�o samo w sobie bardzo mocnym argumentem na rzecz poprawno�ci hipotezy Wielkiego Wybuchu, to z czasem sta�o si� szeroko otwartym “oknem na Wszech�wiat”, pozwalaj�cym – wraz z rozwojem coraz bardziej zaawansowanych technologii pomiarowych – precyzyjniej poznawa� struktur� i w�asno�ci Wszech�wiata takiego, jakim by� w “niemowl�cym wieku” ok. 380 tysi�cy lat.

Prezentowana powy�ej grafika z pewno�ci� cho� po cz�ci uzmys�awia, w jakim stopniu rozwijaj�ca si� przez dekady technika pozwoli�a poznawa� z coraz wi�ksz� rozdzielczo�ci� rozk�ad promieniowania, dobiegaj�cego do Ziemi ze wszystkich kierunk�w. U samej g�ry mo�na zauwa�y� co�, co pr�buje jako tako przypomina� “map�” – dane zebrane przez wspomnianych wcze�niej Penziasa i Wilsona w zamierzch�ych latach sze��dziesi�tych to w zasadzie jednolity szum, przedzielony na dwie po�owy przez “zak��caj�ce” promieniowanie rejestrowane w p�aszczy�nie Drogi Mlecznej. O ile kolejna, wykonana po wieloletniej przerwie, mapa rozk�adu CMB zarejestrowana przez ameryka�skiego satelit� COBE (COsmic Background Explorer) na pocz�tku lat 90-tych minionego wieku pozostawia ci�gle wiele do �yczenia i w bardzo niedok�adny spos�b prezentuje r�nice w temperaturze promieniowania, o tyle legendarna ju� w sumie mapa, zaprezentowana z wielk� pomp� w dniu 11 lutego 2003 roku a wykonana przez r�wnie� ameryka�skiego satelit� WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) powala swoj� rozdzielczo�ci�, pozwalaj�c badaczom na snucie najrozmaitszych rozwa�a� o naturze Kosmosu. A to jeszcze nie koniec – o ile satelita WMAP pozwala� na zarejestrowanie r�nic w temperaturze promieniowania o warto�ci ok. 0,00001 Kelwina, o tyle wys�any wiosn� tego roku przez Europejsk� Agencj� Kosmiczn� w przestrze� kosmiczn� satelita PLANCK (no w ko�cu Europa co� zdzia�a�a) powinien umo�liwi� 50-krotne zwi�kszenie rozdzielczo�ci w stosunku do poprzednika (kilka zaledwie dni temu instrument ten “otworzy� oczy” po raz pierwszy, co wysz�o podobno ca�kiem nie�le).

Aby lepiej zrozumie� dalsz� tre�� wpisu konieczne jest teraz – w du�ym uproszczeniu charakterystycznym dla moich amatorskich wywod�w – kr�tkie om�wienie zawarto�ci samej mapy, tych kolorowych, bez�adnie rozsypanych na mapie plamek. Jak stwierdzi�em wcze�niej – CMB to mikrofalowe promieniowanie reliktowe (o temperaturze ok. 2,75 Kelwina), kt�re dociera do Ziemi z ka�dej strony, przy czym biegn�ca przez �rodek mapy gruby czerwony pas odpowiada promieniowaniu naszej Drogi Mlecznej. Promieniowanie to wype�nia “szczelnie” Wszech�wiat i uwa�a si�, �e jest to pozosta�o�� po bardzo wczesnej fazie istnienia Wszech�wiata, okresie, w kt�rym dosz�o do, m�wi�c do�� ogl�dnie, oddzielenia si� materii od promieniowania. Moment ten ma wielkie znaczenie cho�by z tego jednego wzgl�du, �e Wszech�wiat sta� si� w�wczas “przezroczysty” dla promieniowania, po raz pierwszy w swej historii, umo�liwiaj�c promieniowaniu swobodn� podr� przez przestrze�.

Na pierwszy pobie�ny rzut oka, spogl�daj�c na map� CMB, mo�na zauwa�y� na niej chaotyczn� mozaik� zmierzaj�cych do dw�ch przeciwstawnych barw – czerwonej i niebieskiej – plamek. Te odmienne barwy plamek to nic innego jak zarejestrowane przez instrumenty badawcze r�nice w temperaturze promieniowania, inaczej – po ch�opsku – m�wi�c im bardziej dana plamka jest niebieska, tym wi�ksze odchylenie od �redniej temperatury CMB “in minus”, w przypadku barwy czerwonej przeciwnie. Oczywi�cie mowa tutaj o mikroskopijnych wr�cz odchyleniach – nie wolno nam tutaj zapomnie�, �e w przypadku mapy WMAP chodzi o dziesi�ciotysi�czne cz�ci Kelwina.

Mo�na by na podstawie tego – jak si� okazuje b��dnie – za�o�y�, �e tak niewielkie r�nice w zasadzie nie maj� �adnego znaczenia dla nikogo. Jednak dla kosmolog�w w�a�nie te odchylenia stanowi� niezwyk�� skarbnic� wiedzy – mapa CMB stanowi bowiem unikalne i niepowtarzalne odwzorowanie niezwykle ma�ych r�nic w g�sto�ci materii w bardzo wczesnym Wszech�wiecie. Upraszczaj�c spraw� mo�na bowiem powiedzie�, �e im g�ciej materia zgromadzona, tym wi�ksza temperatura danego regionu Kosmosu. Tym samym dzi�ki CMB naukowcy mog� na w�asne oczy (no, powiedzmy) “zobaczy�”, jak bardzo jednorodny i izotropowy by� Wszech�wiat w swym niemowl�cym wieku, jak niezmiernie ma�e by�y r�nice w rozk�adzie materii, niezmiernie ma�e, a jednak na tyle decyduj�ce, �e w�a�nie te r�nice w g�sto�ci sta�y si� w ko�cu �r�d�em wszystkich struktur kt�re obserwujemy we Wszech�wiecie.

W 2004 roku naukowcy badaj�cy pieczo�owicie rozk�ad CMB na podstawie danych uzyskanych przez satelit� WMAP odkryli co� zgo�a mocno nieoczekiwanego – na po�udniowej hemisferze, w gwiazdozbiorze Erydanu znale�li obszar, kt�ry by� “znacznie” ch�odniejszy, ni� teoretycznie powinien by� - chodzi�o o warto�� mniejsz� od przeci�tnej o “zaledwie” 70 mikrokelwin�w, co prawda pozornie bardzo niewiele, jednak pozory jak to zwykle bywa ca�kowicie myl� – w przypadku CMB takie odchylenie by�o czym� niezwyk�ym. Co gorsza, prawdopodobie�stwo wyst�pienia takiego obszaru by�o znikomo ma�e, przy za�o�eniu, �e Wszech�wiat jest taki, jaki nam si� zdaje. Wszystkie obszary CMB powinne, zgodnie z tym rozumieniem, mimo niewielkich odchyle�, przebiega� ten sam proces rozwoju i tak “ch�odnego” miejsca na mapie CMB po prostu nie mia�o prawa by�.

I si� zacz�o – astronomowie zacz�li pe�ni zapa�u prze�ciga� si� w spekulacjach co do przyczyny takiej anomalii, kt�r� nazwano finezyjnie “zimnym punktem” lub, zamiennie, “zimn� plam�”. Pomys�y, jakie w�wczas si� zrodzi�y, mog� przyprawia� o zawr�t g�owy: by�a mowa i i “superpustce”, kryj�cej si� za ch�odnym obszarem, osi�gaj�cej niewyobra�alny rozmiar setek milion�w lat �wietlnych, jak i nawet o r�wnoleg�ym Wszech�wiecie. Ju� w�wczas jednak pojawi�y si� r�wnie� nieliczne g�osy sceptyk�w, kt�rzy wskazywali na bardzo “naturalne” pochodzenie “ciemnej plamy”. Zdaniem tych badaczy wszystkiemu winne by�y… metody statystyczne s�u��ce do analizowania mapy.

Mija�y lata i spekulacje nie cich�y – nikt tak naprawd� nie wiedzia�, czym jest s�awetna “zimna plama”. Tymczasem niedawno ukaza�a si� praca badawcza duetu naukowc�w Raya Zhanga oraz Dragana Huterera z University of Michigan w Ann Arbor (USA), w kt�rej obaj panowie udowadniaj�, i� w istocie to w�a�nie statystyczne metody s� wszystkiemu winne – w szczeg�lno�ci egzotycznie brzmi�ca metoda “Spherical Mexican Hat Wavelet” (niestety nie mam poj�cia jak to przet�umaczy�, znalaz�em u wujka Google tylko m�tne poj�cia metody “kapelusza meksyka�skiego”, co� o “falkach” no i mamy jeszcze sferyczno��, nie podejmuj� si� chybionego z pewno�ci� t�umaczenia ca�o�ci), kt�ra stosowano do analizy obrazu CMB. To w�a�nie ta metoda wytwarza niejako “zimn� plam�”, zak�amuj�c w sumie uzyskiwane dane, bowiem przy zastosowaniu innych metoda plama ta w og�le si� nie ukazuje lub przynajmniej nie jest zimniejsza ni� przeci�tne inne obszary.

Jest to o tyle ciekawe, �e zmusza do zastanowienia nad og�ln� warto�ci� wynik�w zr�nicowanych bada� naukowych (nie tylko kosmologicznych czy astronomicznych), kt�re wykorzystuj�c nierzadko niezwykle skomplikowane metody analizy mog� sobie literalnie “same strzeli� gola”. Oczywi�cie “wpadka” zwi�zana z “zimn� plam�” nie przekre�la ca�okszta�tu wiedzy o mikrofalowym promieniowaniu t�a – nikt nie wykaza� ani pewnie nie pr�buje wykaza�, �e ca�a nasza wiedza o CMB jest po prostu wynikiem b��du, wskazuje to jednak na niezwyk�� wag� pieczo�owicie powtarzanych i potwierdzanych eksperyment�w, dzi�ki kt�rym mo�emy si� upewni�, �e nie pope�nili�my b��du.

Sp�jrzmy wi�c po raz ostatni na s�awetny “cold spot” – zale�nie od preferencji hipotetyczn� “superpustk�” we Wszech�wiecie lub �lad r�wnoleg�ej rzeczywisto�ci – jako na artefakt metody statystycznej…

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/48/ColdSpot.jpg

�r�d�a:

Link 1

Grafika 1 (u g�ry wpisu): Por�wnanie rozdzielczo�ci map CMB na przestrzeni kilkudziesi�ciu ostatnich lat

�r�d�o grafiki

Credit:Wikipedia

Grafika 2 (na dole wpisu): Tak, to w�a�nie z�owroga “zimna plama”…

�r�d�o grafiki

Credit: PD-USGOV/Wikipedia
Wy�wietl pe�ny artyku�

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

mizuyashi.htw.pl

Podobne

Template provided by Designs by Darren Opracowanie Marketing w Internecie dla Odszkodowanie za dziurę w drodze