Odklon svetlobnih žarkov v prostoru. Polarizirana svetloba je pomagala razkriti nekatere podrobnosti o razvoju našega vesolja

Že v šoli so nas učili, da je svetlobne hitrosti nemogoče preseči, zato je gibanje človeka v vesolju velik nerešljiv problem (kako poleteti do najbližjega sončnega sistema, če lahko svetloba to razdaljo premaga le v nekaj minutah). Tisoč let?). Morda so ameriški znanstveniki našli način za letenje s super hitrostmi, ne le brez goljufanja, ampak tudi po temeljnih zakonih Alberta Einsteina. Vsekakor tako trdi avtor projekta motorja vesoljske deformacije Harold White.

V uredništvu smo novico ocenili kot naravnost fantastično, zato danes, na predvečer dneva kozmonavtike, objavljamo reportažo Konstantina Kakaesa za revijo Popular Science o fenomenalnem Nasinem projektu, če bo uspešen, bo človek lahko odpotoval dlje. sončni sistem.

Septembra 2012 se je več sto znanstvenikov, inženirjev in vesoljskih navdušencev zbralo na drugem javnem srečanju skupine, imenovanem 100 Year Starship. Skupino vodi nekdanji astronavt Mai Jemison, ustanovila pa jo je DARPA. Cilj konference je "omogočiti človeško potovanje izven sončnega sistema do drugih zvezd v naslednjih sto letih." Večina udeležencev konference priznava, da je napredek pri raziskovanju vesolja s posadko premajhen. Kljub milijardam dolarjev, porabljenih v zadnjih četrtletjih, lahko vesoljske agencije naredijo skoraj toliko, kot so lahko v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Pravzaprav je bil sklican 100-letni Starship, da bi vse to popravili.

Ampak pojdimo k bistvu. Po nekaj dneh konference so njeni udeleženci dosegli najbolj fantastične teme: regeneracijo organov, problem organizirane vere na krovu ladje itd. Ena izmed bolj zanimivih predstavitev na srečanju 100 Year Starship se je imenovala "Strain Field Mechanics 102" in jo je imel Harold "Sonny" White iz Nase. Veteran agencije, White vodi napredni pulzni program v vesoljskem centru Johnson (JSC). Skupaj s petimi sodelavci je izdelal Načrt vesoljskih pogonskih sistemov, ki opisuje NASA-ine cilje za prihodnja vesoljska potovanja. Načrt navaja vse vrste pogonskih projektov, od naprednih kemičnih raket do daljnosežnega razvoja, kot so antimaterija ali jedrski stroji. Toda Whiteovo področje raziskav je najbolj futuristično od vseh: zadeva vesoljski warp motor.

Tako je običajno upodobljen mehurček Alcubierre

Po načrtu bo tak motor zagotavljal gibanje v vesolju s hitrostjo, ki presega svetlobno hitrost. Splošno sprejeto je, da je to nemogoče, saj gre za očitno kršitev Einsteinove teorije relativnosti. Toda White pravi nasprotno. Za potrditev svojih besed se obrne na tako imenovane Alcubierrove mehurčke (enačbe, ki izhajajo iz Einsteinove teorije, po kateri je telo v vesolju sposobno doseči nadsvetlobne hitrosti, za razliko od telesa v normalnih pogojih). V predstavitvi je razložil, kako je nedavno dosegel teoretične rezultate, ki neposredno vodijo k ustvarjanju pravega motorja za deformacijo vesolja.

Jasno je, da se vse to sliši naravnost fantastično: takšen razvoj dogodkov je prava revolucija, ki bo odvezala roke vsem astrofizikom na svetu. Namesto da bi 75.000 let potovali do Alfe Kentavra, našemu najbližjega zvezdnega sistema, bi lahko astronavti na ladji s tem motorjem pot opravili v nekaj tednih.


Glede na konec programa raketoplanov in vse večjo vlogo zasebnih poletov v nizko zemeljsko orbito NASA pravi, da se preusmerja na daljnosežne, veliko drznejše načrte, ki presegajo potovanja na Luno. Te cilje lahko dosežemo le z razvojem novih motoričnih sistemov – čim hitreje, tem bolje. Nekaj ​​dni po konferenci je vodja Nase Charles Bolden ponovil Whiteove besede: "Želimo potovati hitreje od svetlobne hitrosti in brez ustavljanja na Marsu."

KAKO VEMO ZA TE MOTORJE

Prva priljubljena uporaba izraza "space warp engine" sega v leto 1966, ko je Jen Roddenberry izdala Star Trek. Naslednjih 30 let je ta motor obstajal le kot del te znanstvenofantastične serije. Fizik po imenu Miguel Alcubierre je gledal epizodo serije ravno takrat, ko je delal na svojem doktoratu iz splošne relativnosti in se spraševal, ali je ustvarjanje motorja vesoljske osnove dejansko mogoče. Leta 1994 je objavil dokument, ki opisuje to stališče.


Alcubierre si je zamislil mehurček v vesolju. V sprednjem delu mehurčka se čas-prostor krči, v zadnjem delu pa širi (kot se je po mnenju fizikov zgodilo med velikim pokom). Deformacija bo povzročila, da bo ladja gladko drsela skozi vesolje, kot da bi deskala na valovih, kljub hrupu okolice. Načeloma se lahko deformiran mehurček premika poljubno hitro; omejitve svetlobne hitrosti po Einsteinovi teoriji veljajo le v kontekstu prostora-časa, ne pa tudi v tovrstnih izkrivljanjih prostora-časa. Znotraj mehurčka, kot je domneval Alcubierre, se prostor-čas ne bi spremenil in vesoljski popotniki ne bi imeli nobene škode.

Einsteinove enačbe v splošni teoriji relativnosti je težko rešiti v eno smer z ugotavljanjem, kako snov upogiba prostor, vendar je izvedljivo. Z njihovo uporabo je Alcubierre ugotovil, da je porazdelitev snovi nujen pogoj za nastanek deformiranega mehurčka. Edina težava je, da so rešitve povzročile nedefinirano obliko snovi, imenovano negativna energija.

Preprosto povedano, gravitacija je sila privlačnosti med dvema predmetoma. Vsak predmet, ne glede na svojo velikost, izvaja določeno silo privlačnosti na okolico. Po Einsteinu je ta sila ukrivljenost prostora-časa. Negativna energija pa je gravitacijsko negativna, torej odbojna. Namesto da bi povezovala čas in prostor, ju negativna energija odriva in ločuje. Grobo rečeno, da bi tak model deloval, Alcubierre potrebuje negativno energijo za razširitev prostor-časa za ladjo.

Kljub temu, da negativne energije še nihče ni zares izmeril, ta po kvantni mehaniki obstaja, znanstveniki pa so se jo naučili ustvariti v laboratoriju. Eden od načinov za poustvarjanje je s Casimirjevim učinkom: dve vzporedni prevodni plošči, postavljeni blizu druga drugi, ustvarjata določeno količino negativne energije. Šibka točka Alcubierrovega modela je, da zahteva ogromno negativne energije, ki je za več velikosti večja, kot znanstveniki ocenjujejo, da jo je mogoče proizvesti.

White pravi, da je našel način, kako zaobiti to omejitev. V računalniški simulaciji je White spremenil geometrijo deformacijskega polja, tako da je teoretično lahko proizvedel deformiran mehurček z uporabo milijonkrat manj negativne energije, kot je ocenil Alcubierre, in morda dovolj malo, da bi vesoljsko plovilo lahko nosilo sredstva za njegovo proizvodnjo. "Odkritja," pravi White, "spremenijo Alcubierrovo metodo iz nepraktične v povsem verjetno."

POROČILO IZ WHITE'S LAB

Vesoljski center Johnson se nahaja v bližini Houstonskih lagun, s pogledom na zaliv Galveston. Center je nekoliko podoben predmestnemu univerzitetnemu kampusu, namenjen le usposabljanju astronavtov. Na dan mojega obiska me White sreča v stavbi 15, večnadstropnem labirintu hodnikov, pisarn in laboratorijev, kjer se izvaja testiranje motorjev. White nosi polo majico Eagleworks (kot imenuje svoje eksperimente z motorji), na kateri je izvezen orel, ki lebdi nad futuristično vesoljsko ladjo.


White je svojo kariero začel kot inženir, ki je raziskoval kot del robotske skupine. Sčasoma je prevzel poveljstvo celotnega robotskega krila na ISS, medtem ko je doktoriral iz fizike plazme. Šele leta 2009 je svoja zanimanja zamenjal za študij gibanja in ta tema ga je tako prevzela, da je postala glavni razlog, da je šel delat za Naso.

"Je precej nenavaden človek," pravi njegov šef John Applewhite, ki vodi oddelek za pogonske sisteme. - Vsekakor je velik sanjač, ​​a hkrati nadarjen inženir. Svoje fantazije zna spremeniti v pravi inženirski izdelek.« Približno v istem času, ko se je pridružil Nasi, je White prosil za dovoljenje, da odpre lasten laboratorij, namenjen naprednim pogonskim sistemom. Sam se je domislil imena Eagleworks in celo prosil Naso, naj ustvari logotip za njegovo specializacijo. Potem se je to delo začelo.

White me pripelje do svoje pisarne, ki si jo deli s kolegom, ki išče vodo na Luni, nato pa do Eagleworksa. Med hojo mi pripoveduje o svoji zahtevi po odprtju laboratorija in to imenuje "dolg naporen proces iskanja naprednega gibanja, ki bi človeku pomagalo pri raziskovanju vesolja."

White mi pokaže predmet in mi pokaže njegovo osrednjo funkcijo - nekaj, kar imenuje "kvantni vakuumski plazemski pogon" (QVPT). Ta naprava je videti kot ogromen rdeč žameten krof z žicami, tesno ovitimi okoli jedra. To je ena od dveh pobud Eagleworks (druga je warp pogon). Tudi to je skrivni razvoj. Ko sem vprašal, kaj je to, je White rekel, da je vse, kar lahko reče, da je tehnologija celo hladnejša od warp pogona.) Po poročilu NASA iz leta 2011, ki ga je napisal White, plovilo kot vir goriva uporablja kvantne fluktuacije v praznem prostoru, kar pomeni, da vesoljsko plovilo s pogonom QVPT ne potrebuje goriva.


Motor kot vir goriva uporablja kvantne fluktuacije v praznem prostoru,
kar pomeni vesoljska ladja,
poganja QVPT, ne potrebuje goriva.

Ko naprava deluje, je Whiteov sistem videti kinematografsko popoln: barva laserja je rdeča, žarka pa sta prekrižana kot sablji. Znotraj obroča so štirje keramični kondenzatorji iz barijevega titanata, ki jih White polni pri 23.000 voltih. White je zadnji dve leti in pol razvijal eksperiment in pravi, da imajo kondenzatorji ogromno potencialno energijo. Ko pa vprašam, kako ustvariti negativno energijo, potrebno za izkrivljen prostor-čas, se izogne ​​odgovoru. Pojasnjuje, da je podpisal pogodbo o nerazkrivanju podatkov, zato podrobnosti ne more razkriti. Vprašam, s kom je sklenil te dogovore. Pravi: »Z ljudmi. Pridejo in se želijo pogovarjati. Ne morem vam dati več podrobnosti.

NASPROTNIKI MOTORNE IDEJE

Zaenkrat je teorija izkrivljenega potovanja dokaj intuitivna – ukrivljata čas in prostor za ustvarjanje premikajočega se mehurčka – in ima nekaj pomembnih pomanjkljivosti. Tudi če bi White občutno zmanjšal količino negativne energije, ki jo zahteva Alcubierre, bi še vedno zahtevalo več, kot lahko proizvedejo znanstveniki, pravi Lawrence Ford, teoretični fizik na univerzi Tufts, ki je v zadnjih 30 letih napisal številne članke na temo negativne energije. . Ford in drugi fiziki pravijo, da obstajajo temeljne fizikalne omejitve, ne toliko zaradi inženirskih nepopolnosti kot dejstva, da ta količina negativne energije ne more dolgo obstajati na enem mestu.

Še en izziv: da bi ustvarili warp kroglo, ki potuje hitreje od svetlobe, bodo morali znanstveniki ustvariti negativno energijo okoli in nad vesoljskim plovilom. White meni, da to ni problem; zelo nejasno odgovori, da bo motor najverjetneje deloval zahvaljujoč nekaterim obstoječim "aparatom, ki ustvarjajo potrebne pogoje." Vendar bi ustvarjanje teh pogojev pred ladjo pomenilo zagotavljanje stalne zaloge negativne energije, ki potuje hitreje od svetlobne hitrosti, kar je spet v nasprotju s splošno relativnostjo.

Nazadnje, vesoljski warp motor postavlja konceptualno vprašanje. V splošni teoriji relativnosti je potovanje s superluminalnimi hitrostmi enakovredno potovanju skozi čas. Če je tak motor resničen, White ustvari časovni stroj.

Te ovire vzbujajo resne dvome. "Mislim, da nam fizika, ki jo poznamo, in fizikalni zakoni ne omogočajo verjeti, da bo s svojimi poskusi kaj dosegel," pravi Ken Olum, fizik z univerze Tufts, ki je sodeloval tudi v razpravi o eksotičnem pogonu na Starship 100th. Jubilejno srečanje. Noah Graham, fizik na kolidžu Middlebury, ki je na mojo zahtevo prebral dva Whiteova članka, mi je poslal e-pošto: "Ne vidim nobenih dragocenih znanstvenih dokazov razen sklicevanj na njegova prejšnja dela."

Alcubierre, zdaj fizik na Nacionalni avtonomni univerzi v Mehiki, ima svoje dvome. »Tudi če bi stal na vesoljski ladji in bi imel na voljo negativno energijo, je nikakor ne bi mogel postaviti tja, kjer bi morala biti,« mi pove po telefonu iz svojega doma v Mexico Cityju. - Ne, ideja je čarobna, všeč mi je, napisal sem jo sam. Toda v njem je nekaj resnih pomanjkljivosti, ki sem jih že videl v preteklih letih, in ne poznam niti enega načina, kako bi jih popravil.«

PRIHODNOST SUPER HITROSTI

Levo od glavnih vrat Johnsonovega znanstvenega centra leži na boku raketa Saturn V z ločenimi stopnjami, ki prikazujejo njeno notranjo vsebino. Ogromna je – eden izmed njenih številnih motorjev je velik kot majhen avtomobil, sama raketa pa je nekaj metrov daljša od nogometnega igrišča. To je seveda precej zgovoren dokaz o posebnostih vesoljske navigacije. Poleg tega je stara 40 let in čas, ki ga predstavlja - ko je bila NASA del ogromnega nacionalnega načrta za pošiljanje človeka na Luno - je že zdavnaj mimo. Danes je JSC preprosto mesto, ki je bilo nekoč odlično, a je od takrat zapustilo vesoljsko avangardo.

Preboj v gibanju bi lahko pomenil novo dobo za JSC in NASA in do neke mere se del te dobe začenja zdaj. Sonda Dawn, izstreljena leta 2007, proučuje asteroidni obroč z uporabo ionskih motorjev. Leta 2010 so Japonci naročili Icarus, prvo medplanetarno zvezdno ladjo, ki jo poganja sončno jadro, drugo vrsto eksperimentalnega pogona. In leta 2016 znanstveniki načrtujejo testiranje VASMIR, sistema na plazemski pogon, izdelanega posebej za velik pogonski potisk v ISS. Toda ko bodo ti sistemi morda prenesli astronavte na Mars, jih še vedno ne bodo mogli popeljati izven sončnega sistema. Da bi to dosegli, je dejal White, bo NASA morala prevzeti bolj tvegane projekte.


Warp pogon je morda najbolj nenavadno Nasovo prizadevanje za ustvarjanje gibalnih projektov. Znanstvena skupnost pravi, da ga White ne more ustvariti. Strokovnjaki pravijo, da deluje v nasprotju z zakoni narave in fizike. Kljub temu za projektom stoji NASA. "Ni subvencionirano na visoki vladni ravni, kot bi moralo biti," pravi Applewhite. - Mislim, da ima vodstvo nek poseben interes, da nadaljuje svoje delo; To je eden tistih teoretičnih konceptov, ki, če so uspešni, popolnoma spremeni igro.«

Januarja je White sestavil svoj deformacijski interferometer in se premaknil k svoji naslednji tarči. Eagleworks je prerasel svoj dom. Novi laboratorij je večji in, navdušeno izjavlja, "seizmično izoliran", kar pomeni, da je zaščiten pred tresljaji. Morda pa je najboljša stvar pri novem laboratoriju (in najbolj impresivna) ta, da je NASA Whiteu omogočila enake pogoje, kot sta jih imela Neil Armstrong in Buzz Aldrin na Luni. No, pa poglejmo.

Vsaka teorija je veljavna, če so njene posledice potrjene z izkušnjami. To se je zgodilo z mnogimi dobro znanimi teorijami, vključno z Einsteinovo teorijo splošne relativnosti. To je bila pravočasna in nujna faza v fiziki in so jo potrdili številni poskusi. Njegov bistveni element je bila predstavitev gravitacije kot ukrivljenosti prostora, ki jo je mogoče opisati z različnimi metrikami (geometrija prostora). Glede na ukrivljenost prostora zaradi zvezd in galaksij se svetlobni žarki odklanjajo zaradi gravitacije. Astronomska opazovanja so sijajno potrdila ta geometrijski koncept. Umetnost splošne teorije relativnosti med nekaterimi fiziki še vedno vzbuja dvome in nezadovoljstvo. Treba je najti fizikalno podlago za opazovane pojave in naravo gravitacije nasploh. Avtor je postavil hipotezo o naravi gravitacije. Temelji na študiji električne komponente vakuumske strukture in je naknadno dopolnjena s komponento magnetnega kontinuuma. V tej obliki je fizikalni vakuum medij za širjenje elektromagnetnega valovanja (EMW); rojstvo snovi, ko se vanjo vnese potrebna energija; okolje za nastanek “dovoljenih orbit” elektronov v atomih, valovne lastnosti delcev itd.

Hitrost svetlobe v vesolju ni konstantna. To je glavna razlika med teorijo vakuuma in teorijami A. Einsteina. Na podlagi astronomskih opazovanj in teorije strukture vakuuma je predlagana naslednja formula za odvisnost svetlobne hitrosti od gravitacijskega pospeška:

(1)

α –1 = 137,0359895 – recipročna vrednost konstante fine strukture sevanja;

r= 1,39876·10 –15 m – dipolna razdalja električne komponente vakuumske strukture;

g[m/s 2 ] – lokalni gravitacijski pospešek;

E σ = 0,77440463 [ a –1 m 3 c–3 ] – specifična električna polarizacija vakuuma;

S= 6,25450914 10 43 [ a· s· m–4 ] – deformacijska polarizacija vakuuma.

Če poznamo hitrost svetlobe, izmerjeno v razmerah na Zemlji kot 2,99792458(000000) 10 8 m/s, določimo hitrost z uporabo formule (1) v vesolju z 0 = 2,997924580114694·10 8 m/s. Malo se razlikuje od zemeljske svetlobne hitrosti in je določena z natančnostjo 9 decimalnih mest. Z nadaljnjim izpopolnjevanjem zemeljske svetlobne hitrosti se bo prikazana vrednost za vesolje spremenila. Iz valovne teorije svetlobe Fresnela in Huygensa je znano, da je lomni količnik pri prehodu iz medija s hitrostjo z 0 v sredo na hitrosti s e enako

V našem primeru je vpadni kot žarka na normalo Sončeve površine enak jaz 0 =90°. Za oceno velikosti odklona svetlobe s strani Sonca lahko navedemo dva modela širjenja svetlobe.

1. Model loma svetlobe pri prehodu iz »praznega« polprostora v polprostor s pospeškom sončne težnosti 273,4 m/s 2 . Seveda bo ta najenostavnejši model dal namerno napačen rezultat, in sicer: glede na dani lomni količnik je kot določen kot

13,53" (ločne sekunde).

2. Natančnejši model je treba izračunati z diferencialno-integralno metodo, ki temelji na funkciji širjenja žarka, v polju naraščanja in padanja po zakonu 1/ R 2 gravitacijski potencial Sonca. Pomoč je prišla iz povsem nepričakovane smeri – iz seizmologije. V seizmologiji je rešen problem določanja poteka snopa elastičnih valov v Zemlji od izvora (potres, podzemna atomska eksplozija) na površju in njegovega izstopnega kota do nasprotne strani Zemlje. Izhodni kot bo želena analogija Sončevega odklona žarka od vira bodisi na krogli, ki vključuje Zemljino orbito, bodisi na veliki razdalji od Sonca. V seizmologiji obstaja preprosta formula za določitev izhodnega kota potresnega vala s konstantnim parametrom žarka

str = [R 0 / V(R)] cos( jaz) = konst, Kje:

R 0 – polmer Zemlje; V(R) je funkcija hitrosti elastičnih valov v odvisnosti od razdalje (polmera od središča Zemlje); jaz– izstopni kot.

Preoblikujemo seizmološko formulo za kozmične razdalje in svetlobno hitrost:

Gospa– masa Sonca. R– spremenljivi polmer krogle, v središču katere se nahaja Sonce, določen skupajžarek na vir svetlobe, ki poteka v neposredni bližini sonca; 2.062648·10 5 – pretvorba radianov kota v sekunde.

Postavlja se vprašanje o konstanti v tej formuli. Razrešimo ga lahko na podlagi svetovnih temeljnih konstant, ki so dobro znane znanosti. Eksperimentalni odklonski kot je 1,75".

Na podlagi te vrednosti ugotovimo, da

konst = Δ t konst (M x R 2 sonce / M sonce R x 2) / (π · 137,0359) 2 .

Število π in recipročna konstanta fine strukture sta temeljni konstanti našega sodobnega sveta. Δ številka t konst = 1[s] je potrebno za vnos dimenzije. odnos ( M x R 2 sonce / M sonce R x 2) – uvedeno za vse možne mase v vesolju in njihove velikosti, kot je običajno v astronomiji: zreducirajte vse mase in velikosti na solarne parametre.

Na sl. Slika 1 prikazuje odvisnost kota odklona svetlobnega žarka s Soncem glede na razdaljo do njegovega vira.

riž. 1. Odvisnost kota odklona svetlobnega žarka s Soncem od razdalje do vira vzdolž poti, ki poteka blizu Sonca

Dosegli smo popolno skladnost z natančnimi eksperimentalnimi podatki. Zanimivo je, da ko se vir premika znotraj krogle, ki ustreza poti Zemlje, se kot odklona sončnega žarka zmanjša glede na graf slike. Napoved te teorije je, da se bo žarek svetlobe iz vira na površini Sonca ali blizu nje odklonil le za 1,25".

Rešitev Schwarzschilda:

Tukaj R g = 2MG / c 2 – Schwarzschildov polmer ali gravitacijski polmer.

Odklon svetlobnega žarka jaz = 4MG / c 2 R= 1,746085", kjer je R– udarna razdalja, ki je v našem primeru enaka polmeru Sonca.

Formula (1) daje: jaz= 1,746054". Razlika je samo v 5. števki.

  1. Dobljeni rezultati kažejo vsaj na konsistentnost predlaganega koncepta. Nastanek tako imenovanih "gravitacijskih leč" v vesolju je razložen tudi z odvisnostjo hitrosti svetlobe od gravitacije.
  2. V splošni teoriji relativnosti in v teoriji vakuuma obstajajo enake eksperimentalne potrditve.
  3. Splošna relativnost je bolj geometrijska teorija, ki jo dopolnjuje Newtonov zakon gravitacije.
  4. Teorija vakuuma temelji le na fizičnih razmerjih, ki so omogočila odkritje gravitacije v obliki vakuumske polarizacije ob prisotnosti mas, ki jih vakuumska struktura privlači po Faradayevih zakonih indukcije.
  5. Splošna teorija relativnosti je izčrpala možnosti za razvoj fizike, teorija vakuuma je odprla možnost proučevanja vakuuma kot naravnega okolja in odpira pot napredku fizike in tehnologij, povezanih z lastnostmi vakuuma.

Na koncu izražam globoko hvaležnost astrofiziku P.A. Tarakanovu za zelo koristen komentar glede spremenljive mase v formuli za odklonski žarek, kjer lahko maso Sonca nadomestimo s katero koli drugo maso, ki jo znanost pozna.

Literatura

  1. Rykov A.V. Začetki naravne fizike // OIPHZ RAS, 2001, str. 54.
  2. Savarensky E.F., Kirnos D.P. Elementi seizmologije in seizmometrije // Država. tehnično-teor. Objavljeno, M.: 1955, str. 543.
  3. Clifford M. Will. Konfrontacija med splošno relativnostjo in eksperimentom // Preprint of Physical Reviewer (arXiv: gr-qc/ 0103036 v1, 12. marec 2001).

Črn prostor

Podnevi nad zemljo vidimo modro nebo, ker sončno svetlobo odbijajo molekule zraka, kot milijoni majhnih ogledal. Toda na Luni, kjer ni atmosfere, je nebo črno in so zvezde vidne tudi, ko sije Sonce. Enako velja za vesolje. Je praznina, v kateri je premalo molekul, da bi opazovalcu vrnile odbito sončno svetlobo.

Zato je vesolje še vedno videti kot grozljivo črno brezno, tudi če vroče Sonce močno sije.

Zakaj je vesolje črno kljub svetlobi zvezd?

Skrivnostna črnina vesolja je prava skrivnost, o kateri se znanstveniki prepirajo že več sto let. Zakaj vse zvezde našega vesolja ne svetijo z enakomerno, zaslepljujočo svetlobo? Zakaj je nebo ponoči črno? Za to vprašanje se je v 16. stoletju začel zanimati astronom Thomas Diggs. Diggs je bil prepričan, da vesolje nima ne konca ne roba in se razteza neskončno v vse smeri, da vesolje obstaja večno in bo trajalo večno ter da je v vesolju nešteto zvezd.

Olbersov paradoks

Če je nebo polno neskončnega števila zvezd, je razmišljal, potem morajo biti zvezde povsod, kamor koli pogledamo. Nebo, pokrito z oddaljenimi sonci, bi nas zaslepilo s svetlo svetlobo. Ampak to se ne zgodi. Diggs ni nikoli rešil te uganke. O tem vprašanju se je dolga leta spraševal tudi nemški astronom iz 19. stoletja Wilhelm Olbers. In problem, zakaj je nočno nebo videti temno, se imenuje "Olbersov paradoks."

Marca so ameriški kozmologi iz Princetona, specializirani za eksperimentalno astrofiziko, objavili prvo neposredno odkritje, da je naše vesolje v zelo zgodnjih fazah svojega nastanka doživelo nepredstavljivo hitro širitev. Raziskovalci so opazili tako imenovane vzorce v polarizaciji "prve" svetlobe, proizvedene v vesolju le 380.000 let po velikem poku. Ta pojav imenujemo kozmično mikrovalovno ozadje. Raziskovalci pravijo, da lahko vzorci izvirajo le iz gravitacijskih valov - valovanja v tkivu vesolja - ki se širijo z inflacijo. Če bodo rezultati odkritja zanesljivi, bodo raziskovalci morda prejeli ponudbo za nadaljnje delo v Stockholmu.

Polarizirana svetloba

Toda po prvih pozitivnih rezultatih so drugi kozmologi hitro začeli skrbno ugotavljati protislovja. V zadnjih tednih so znanstveniki razpravljali o nečem tako na videz vsakdanjem, kot je prah.

"Prisotnost medzvezdnega prahu lahko zelo zaplete preučevanje vesolja," pravi Olivier Doré, astrofizik na Kalifornijskem inštitutu za tehnologijo. Doré primerja prah z meglo, kar lahko zmede gledalčevo razumevanje oddaljenih predmetov za meglo.

Prah ne le zakriva pogled na zvezde in galaksije, ampak tudi polarizira svetlobo. Vsaka svetloba, ki se odbije od prašnega delca, se preusmeri. Težava je v tem, da ne le prah, ampak tudi gravitacijski valovi lahko polarizirajo svetlobo na podoben način. In to nekatere kozmologe skrbi.

"Raziskave in meritve polarizacije Princeton so za nas zelo pomembne in so resnično neverjeten tehnični dosežek," pravi Lloyd Knox, kozmolog na kalifornijski univerzi v Davisu, ki je specializiran za raziskave polarizacije svetlobe. Toda dodaja tudi, "njihovi poskusi nimajo dovolj močne podpore za podrobna opazovanja naše lastne galaksije."

Antarktični teleskop, ki je bil uporabljen kot primarni instrument za opazovanja, ki so bila osnova marčevskega odkritja, zaznava, kako močno je mikrovalovna svetloba polarizirana, vendar teleskop ne more pokazati točne razdalje do vira svetlobe. Astronomi torej ne vedo, koliko galaktičnega prahu lahko polarizira svetlobo. Raziskovalci, ki so sodelovali pri obdelavi kozmičnih zunajgalaktičnih polarizacijskih slik v ozadju, so se zanašali na dejstvo, da so informacije, do katerih so lahko prišli, resnično zanesljive. To je vključevalo govor, ki ga je lani imel raziskovalec iz drugega projekta, imenovanega Planckovo sodelovanje. Planckov satelit, ki prikazuje celotno nebo v breznu mikrovalovne svetlobe, je kozmologom omogočil najnatančnejšo določitev glede starosti in sestave vesolja. Satelit je posnel tudi podatke o polarizaciji svetlobe na višjih frekvencah.

Toda Raphael Flouger, fizik na Inštitutu za napredne študije Princeton, je prejšnji teden v predstavitvi na Princetonu pojasnil, da je ekipa Planck Collaboration dobila napačne podatke. Flowerjeva analiza, ki temelji na podatkih iz projekta Planck, nakazuje, da so raziskovalci morda podcenili, koliko prahu lahko polarizira svetlobo.

Na žalost je zelo težko razumeti, kako velika kopičenja prahu vplivajo na rezultate raziskav. Vendar znanstveniki že aktivno uporabljajo šest teoretičnih modelov, kako prah vpliva na polarizacijo, večinoma modele, pridobljene iz starih podatkov iz drugih satelitov.