ทิศทางคือสิ่งที่มนุษย์เราคุ้นเคย อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นมิตรกับโลกเราคุ้นเคยกับการเห็นสิ่งต่าง ๆ ในรูปแบบของการขึ้น - ลงทางซ้ายและขวาไปข้างหน้าหรือข้างหลัง และสำหรับเรากรอบการอ้างอิงของเราได้รับการแก้ไขแล้วและจะไม่เปลี่ยนแปลงเว้นแต่ว่าเราจะย้ายหรืออยู่ในขั้นตอนของการเคลื่อนย้าย แต่เมื่อพูดถึงจักรวาลวิทยาสิ่งต่าง ๆ ก็ซับซ้อนขึ้นเล็กน้อย
เป็นเวลานานแล้วที่ผู้เชี่ยวชาญด้านจักรวาลวิทยาเชื่อว่าเอกภพนั้นมีเอกพันธ์และมีลักษณะคล้าย isotropic ซึ่งก็คือพื้นฐานเดียวกันทุกทิศทาง ในแง่นี้ไม่มีสิ่งใดที่เป็น "ขึ้น" หรือ "ลง" เมื่อพูดถึงช่องว่างเฉพาะจุดอ้างอิงที่สัมพันธ์กันทั้งหมด และต้องขอบคุณการศึกษาใหม่โดยนักวิจัยจาก University College London มุมมองดังกล่าวได้แสดงให้เห็นว่าถูกต้อง
เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขามีชื่อว่า“ Isotropic is Universe เป็นอย่างไร?” ทีมวิจัยใช้ข้อมูลการสำรวจพื้นหลัง Cosmic ไมโครเวฟ (CMB) - รังสีความร้อนที่ตกค้างอยู่จากบิกแบง ข้อมูลนี้ได้รับจากยานอวกาศพลังค์ของ ESA ระหว่างปี 2009 ถึง 2013
จากนั้นทีมวิเคราะห์โดยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เพื่อตรวจสอบว่ามีรูปแบบโพลาไรซ์ใด ๆ ที่จะบ่งชี้ว่าอวกาศมี "ทิศทางที่ต้องการ" ของการขยายตัวหรือไม่ จุดประสงค์ของการทดสอบนี้คือเพื่อดูว่าหนึ่งในสมมติฐานพื้นฐานที่รองรับแบบจำลองทางดาราศาสตร์ที่เป็นที่ยอมรับมากที่สุดนั้นถูกต้องจริงหรือไม่
ข้อแรกของข้อสันนิษฐานเหล่านี้คือจักรวาลถูกสร้างขึ้นโดยบิ๊กแบงซึ่งมีพื้นฐานมาจากการค้นพบว่าจักรวาลอยู่ในสภาวะขยายตัวและการค้นพบพื้นหลังไมโครเวฟคอสมิค ข้อสมมติฐานที่สองคือพื้นที่นั้นเป็นเนื้อเดียวกันและเป็นแบบทรอปิคอลหมายความว่าไม่มีความแตกต่างที่สำคัญในการกระจายสสารในสเกลขนาดใหญ่
ความเชื่อนี้ซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อหลักการจักรวาลวิทยานั้นขึ้นอยู่กับหลักการของโคเปอร์นิคัส (ซึ่งระบุว่าโลกไม่มีที่พิเศษในจักรวาล) และทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ - ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการวัดความเฉื่อยในระบบใด ๆ เพื่อผู้สังเกตการณ์
ทฤษฎีนี้มีข้อ จำกัด อยู่เสมอเนื่องจากสสารไม่ชัดเจนเท่ากันในระดับที่เล็กกว่า (เช่นระบบดาวกาแลคซีกระจุกกาแลคซี ฯลฯ ) อย่างไรก็ตามนักจักรวาลวิทยาโต้เถียงกันในเรื่องนี้โดยกล่าวว่าความผันผวนในขนาดเล็กนั้นเกิดจากความผันผวนของควอนตัมที่เกิดขึ้นในเอกภพยุคแรก ๆ และโครงสร้างขนาดใหญ่เป็นหนึ่งในความเป็นเนื้อเดียวกัน
ด้วยการมองหาความผันผวนของแสงที่เก่าแก่ที่สุดในจักรวาลนักวิทยาศาสตร์พยายามที่จะตรวจสอบว่านี่เป็นความจริงที่ถูกต้องหรือไม่ ในช่วงสามสิบปีที่ผ่านมาการตรวจวัดประเภทนี้ดำเนินการโดยหลายภารกิจเช่นภารกิจ Cosmic Background Explorer (COBE), Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) และยานอวกาศพลังค์
เพื่อการศึกษาของพวกเขาทีมวิจัย UCL นำโดย Daniela Saadeh และ Stephen Feeney - มองสิ่งต่าง ๆ เล็กน้อย แทนที่จะค้นหาความไม่สมดุลในพื้นหลังไมโครเวฟพวกเขามองหาสัญญาณว่าพื้นที่อาจมีทิศทางการขยายตัวที่ต้องการและวิธีการเหล่านี้อาจประทับบนตัว CMB
ในฐานะที่เป็น Daniela Saadeh - นักศึกษาปริญญาเอกที่ UCL และผู้เขียนหลักบนกระดาษ - บอกนิตยสารอวกาศผ่านทางอีเมล:
“ เราวิเคราะห์อุณหภูมิและโพลาไรเซชันของพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล (CMB) ซึ่งเป็นรังสีที่ระลึกจากบิกแบงโดยใช้ข้อมูลจากพันธกิจพลังค์ เราเปรียบเทียบ CMB ที่แท้จริงกับการคาดการณ์ของเราว่ามันจะเป็นอย่างไรในจักรวาลที่ไม่มีประจุ หลังจากการค้นหานี้เราได้ข้อสรุปว่าไม่มีหลักฐานสำหรับรูปแบบเหล่านี้และการสันนิษฐานว่าจักรวาลนั้นมีขนาดเล็กในระดับที่ดี”
โดยพื้นฐานแล้วผลของพวกเขาแสดงให้เห็นว่ามีโอกาสเพียง 1 ใน 121,000 เท่านั้นที่จักรวาลเป็นแบบแอนไอโซทรอปิก ในคำอื่น ๆ หลักฐานบ่งชี้ว่าจักรวาลมีการขยายตัวในทุกทิศทางอย่างสม่ำเสมอดังนั้นจึงไม่ต้องสงสัยเลยว่าพวกเขารู้สึกถึงทิศทางที่แท้จริงในวงกว้าง
และในทางหนึ่งมันก็น่าผิดหวังเล็กน้อยเนื่องจากจักรวาลที่ไม่เหมือนกันและเหมือนกันทุกทิศทางจะนำไปสู่การแก้ปัญหาสมการภาคสนามของ Einstein ด้วยตัวเองสมการเหล่านี้ไม่ได้กำหนดความสมมาตรใด ๆ ในเวลาว่าง แต่โมเดลมาตรฐาน (ซึ่งเป็นส่วนหนึ่ง) จะยอมรับความเป็นเนื้อเดียวกันตามประเภทที่กำหนด
คำตอบเหล่านี้เป็นที่รู้จักกันในนามบิอันชีโมเดลซึ่งนักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลีนำเสนอ Luigi Bianchi ในปลายศตวรรษที่ 19 ทฤษฎีเกี่ยวกับพีชคณิตเหล่านี้ซึ่งสามารถนำไปใช้กับกาลอวกาศสามมิติได้มาจากการ จำกัด น้อยลงและอนุญาตให้จักรวาลที่เป็น anisotropic
ในทางกลับกันการศึกษาที่ดำเนินการโดย Saadeh, Feeney และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาได้แสดงให้เห็นว่าหนึ่งในสมมติฐานหลักที่ว่าแบบจำลองดาราศาสตร์ของเราในปัจจุบันนั้นถูกต้องแน่นอน ในการทำเช่นนั้นพวกเขายังให้ความรู้สึกที่จำเป็นมากสำหรับการอภิปรายระยะยาว
“ ในช่วงสิบปีที่ผ่านมามีการพูดคุยกันมากมายเกี่ยวกับว่ามีสัญญาณของ anisotropy ขนาดใหญ่ที่ซุ่มซ่อนใน CMB หรือไม่” Saadeh กล่าว “ ถ้าจักรวาลเป็นแอนโซโทรปิกเราจะต้องแก้ไขการคำนวณจำนวนมากของเราเกี่ยวกับประวัติและเนื้อหาของมัน ข้อมูลที่มีคุณภาพสูงของพลังค์มาพร้อมกับโอกาสทองในการตรวจสุขภาพนี้ในรูปแบบมาตรฐานของจักรวาลวิทยาและข่าวดีก็คือว่าปลอดภัย
ดังนั้นครั้งต่อไปที่คุณพบว่าตัวเองมองท้องฟ้ายามค่ำคืนโปรดจำไว้ว่า ... นั่นคือความหรูหราที่คุณมีเฉพาะในขณะที่คุณกำลังยืนอยู่บนโลก ออกไปที่นั่น ballgame ทั้งหมดของมัน! ดังนั้นสนุกกับสิ่งนี้เราเรียกว่า "ทิศทาง" เมื่อใดและที่ไหนที่คุณสามารถทำได้
และให้แน่ใจว่าได้ตรวจสอบภาพเคลื่อนไหวนี้ที่ผลิตโดยทีม UCL ซึ่งแสดงข้อมูล CMB ของ Missionck: