กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 8 นาที

จุดเย็น CMB

จุดเย็น CMB หรือจุด เย็น WMAP คือบริเวณบนท้องฟ้าที่มองเห็นได้ด้วย คลื่นไมโครเวฟ ซึ่งพบว่ามีขนาดใหญ่และเย็นผิดปกติเมื่อเทียบกับคุณสมบัติที่คาดการณ์ไว้ของ...

จุดเย็น CMB

พิกัด : 03 ชม. 15 นาที 05 วินาที , −19° 35′ 02″แผนที่ท้องฟ้า
บริเวณที่วงกลมไว้คือจุดเย็น เส้นสีดำใน แผนที่ CMB ของ Planckแสดงถึงกลุ่มดาวแต่ละกลุ่ม โดยจุดเย็นอยู่ในกลุ่มดาวอีริดานัส วงกลมสีฟ้าคือเส้นศูนย์สูตรในทรงกลมท้องฟ้า ภาพนี้สร้างขึ้นด้วยโปรแกรมCelestia
บริเวณที่วงกลมไว้คือจุดที่มีอุณหภูมิต่ำที่สุดในแผนที่ WMAP

จุดเย็น CMBหรือจุดเย็น WMAPคือบริเวณบนท้องฟ้าที่มองเห็นได้ด้วยคลื่นไมโครเวฟซึ่งพบว่ามีขนาดใหญ่และเย็นผิดปกติเมื่อเทียบกับคุณสมบัติที่คาดการณ์ไว้ของรังสีพื้นหลังไมโครเวฟของจักรวาล (CMBR) "จุดเย็น" นี้  มีอุณหภูมิเย็นกว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของ CMB ประมาณ 70 μK (0.00007 K ) (ประมาณ 2.7 K) ในขณะที่ ค่าเฉลี่ยกำลังสองของความแปรผันของอุณหภูมิโดยทั่วไปอยู่ที่เพียง 18 μK [ 1 ] [หมายเหตุ 1 ]ในบางจุด "จุดเย็น" นี้มีอุณหภูมิเย็นกว่าอุณหภูมิเฉลี่ยของ CMB ถึง 140 μK [ 2 ]

รัศมีของ "จุดเย็น" มีขนาดประมาณ 5° โดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่พิกัดกาแล็กซีl II = 207.8° , b II = −56.3° ( เส้นศูนย์สูตร : α = 03 ชั่วโมง 15 นาที 05 วินาที , δ = −19° 35′ 02″) ดังนั้นจึงอยู่ในซีกฟ้าใต้ในทิศทางของกลุ่มดาวอีริดานั

โดยทั่วไป ความผันผวนที่ใหญ่ที่สุดของอุณหภูมิ CMB ดั้งเดิมเกิดขึ้นที่ระดับเชิงมุมประมาณ 1° ดังนั้น บริเวณเย็นที่มีขนาดใหญ่เท่ากับ "จุดเย็น" จึงดูไม่น่าเป็นไปได้มากนัก เมื่อพิจารณาจากแบบจำลองทางทฤษฎีที่ได้รับการยอมรับโดยทั่วไป มีคำอธิบายทางเลือกต่างๆ มากมาย รวมถึงสิ่งที่เรียกว่าEridanus SupervoidหรือGreat Voidที่อาจมีอยู่ระหว่างเรากับ CMB ดั้งเดิม (ช่องว่างด้านหน้าสามารถทำให้เกิดจุดเย็นเมื่อเทียบกับ CMB) ช่องว่าง ดังกล่าว จะส่งผลกระทบต่อ CMB ที่สังเกตได้ผ่านผลกระทบ Sachs–Wolfe แบบบูรณาการและจะเป็นหนึ่งในโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดในเอกภพที่สังเกตได้นี่จะเป็นบริเวณขนาดใหญ่มากของเอกภพ ประมาณ 150 ถึง 300 Mpcหรือ 500 ล้านถึง 1 พันล้านปีแสงและอยู่ห่างออกไป 6 ถึง 10 พันล้านปีแสง[ 3 ]ที่ค่า redshift ซึ่งมีความหนาแน่นของสสารน้อยกว่าความหนาแน่นเฉลี่ยที่ค่า redshiftนั้น มาก

การค้นพบและความสำคัญ

จุดเย็น CMB ก็ถูกสังเกตพบโดยดาวเทียม Planck เช่นกัน โดยมีความสำคัญในระดับเดียวกัน ภาพนี้สร้างขึ้นโดยใช้โปรแกรม Celestia

ในปีแรกของข้อมูลที่บันทึกโดยWilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) พบว่าบริเวณท้องฟ้าในกลุ่มดาวอีริดานัส มีอุณหภูมิต่ำกว่าบริเวณโดยรอบ [ 4 ]ต่อมา โดยใช้ข้อมูลที่รวบรวมโดย WMAP ตลอด 3 ปี ได้มีการประเมินความสำคัญทางสถิติของบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำขนาดใหญ่ดังกล่าว พบว่าความน่าจะเป็นที่จะพบความเบี่ยงเบนอย่างน้อยในระดับที่สูงเท่ากันใน การจำลอง แบบเกาส์เซียนอยู่ที่ 1.85% [ 5 ]ดังนั้นจึงดูไม่น่าเป็นไปได้ แต่ก็ไม่ใช่เรื่องที่เป็นไปไม่ได้ ที่จุดที่มีอุณหภูมิต่ำจะถูกสร้างขึ้นโดยกลไกมาตรฐานของความผันผวนควอนตัมในระหว่างการขยายตัวของจักรวาล ซึ่งในแบบจำลองการขยายตัวส่วนใหญ่จะทำให้เกิดสถิติแบบเกาส์เซียน จุดที่มีอุณหภูมิต่ำอาจเป็นสัญญาณของ ความผันผวนดั้งเดิมที่ไม่ใช่ แบบเกาส์เซียน ดังที่ได้แนะนำไว้ในเอกสารอ้างอิงข้างต้น

ผู้เขียนบางคนตั้งคำถามถึงความสำคัญทางสถิติของจุดเย็นนี้[ 6 ]

ในปี 2556 ดาวเทียมPlanck [ 7 ]สังเกตเห็นจุดเย็น CMB ด้วยเช่นกันซึ่งมีความสำคัญใกล้เคียงกัน ทำให้ตัดความเป็นไปได้ที่จะเกิดจากข้อผิดพลาดเชิงระบบของดาวเทียม WMAP ออกไป

สาเหตุอื่นๆ ที่เป็นไปได้นอกเหนือจากการผันผวนของอุณหภูมิในยุคดึกดำบรรพ์

จุด "เย็น" ขนาดใหญ่เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่เรียกว่า " แกนแห่งความชั่วร้าย " (เรียกเช่นนั้นเพราะไม่คาดคิดว่าจะเห็นโครงสร้างแบบนี้) [ 8 ]

ซูเปอร์วอยด์

รอย ประทับ ISWเฉลี่ย 50 ซูเปอร์วอยด์มีต่อพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล : [ 9 ]มาตราส่วนสีตั้งแต่ -20 ถึง +20 μK

คำอธิบายที่เป็นไปได้ประการหนึ่งของจุดเย็นคือช่องว่าง ขนาดใหญ่ ระหว่างเรากับCMB ดั้งเดิม บริเวณที่เย็นกว่าแนวสายตาโดยรอบสามารถสังเกตได้หากมีช่องว่างขนาดใหญ่ เนื่องจากช่องว่างดังกล่าวจะทำให้เกิดการหักล้างที่เพิ่มขึ้นระหว่างผลกระทบ Sachs–Wolfe แบบบูรณาการ "ช่วงเวลาปลาย" และผลกระทบ Sachs–Wolfe "ปกติ" [ 10 ]ผลกระทบนี้จะมีขนาดเล็กกว่ามากหากพลังงานมืดไม่ได้ยืดช่องว่างเมื่อโฟตอนผ่านไป[ 11 ]

Rudnick et al . [ 12 ] พบว่าจำนวนกาแล็กซี NVSSลดลงในทิศทางของจุดเย็น ซึ่งบ่งชี้ว่ามีช่องว่างขนาดใหญ่ นับตั้งแต่นั้นมา งานวิจัยเพิ่มเติมบางชิ้นได้ตั้งข้อสงสัยเกี่ยวกับคำอธิบาย "ซูเปอร์วอยด์" พบว่าความสัมพันธ์ระหว่างการลดลงของ NVSS และจุดเย็นนั้นมีน้อยมากเมื่อใช้การวิเคราะห์ทางสถิติที่อนุรักษ์นิยมมากขึ้น[ 13 ]นอกจากนี้ การสำรวจกาแล็กซีโดยตรงในพื้นที่สี่เหลี่ยมจัตุรัสขนาดหนึ่งองศาหลายแห่งภายในจุดเย็นก็ไม่พบหลักฐานของซูเปอร์วอยด์[ 14 ]อย่างไรก็ตาม คำอธิบายซูเปอร์วอยด์ยังไม่ถูกตัดออกไปทั้งหมด มันยังคงน่าสนใจ เนื่องจากซูเปอร์วอยด์ดูเหมือนจะสามารถส่งผลกระทบต่อ CMB ได้อย่างเห็นได้ชัด[ 9 ] [ 15 ] [ 16 ]

การศึกษาในปี 2015 แสดงให้เห็นถึงการมีอยู่ของช่องว่างขนาดใหญ่ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.8 พันล้านปีแสงและมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ 3 พันล้านปีแสงจากกาแล็กซี ของเรา ในทิศทางของจุดเย็น ซึ่งน่าจะเกี่ยวข้องกับจุดเย็น[ 11 ]นี่จะทำให้มันเป็นช่องว่างที่ใหญ่ที่สุดที่ตรวจพบ และเป็นหนึ่งในโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดที่รู้จัก[ 17 ] [หมายเหตุ 2 ]การวัดผลของปรากฏการณ์ Sachs–Wolfe ในภายหลัง ยังแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของมันด้วย[ 18 ]

แม้ว่าจะมีช่องว่างขนาดใหญ่ในจักรวาล แต่ช่องว่างนั้นจะต้องมีขนาดใหญ่มากเป็นพิเศษจึงจะสามารถอธิบายจุดเย็นดังกล่าวได้ อาจมีปริมาตรใหญ่กว่าช่องว่างทั่วไปที่คาดการณ์ไว้ถึง 1,000 เท่า มันจะต้องอยู่ห่างออกไป 6 พันล้านถึง 10 พันล้านปีแสง และมีเส้นผ่านศูนย์กลางเกือบ 1 พันล้านปีแสง และอาจเป็นไปได้ยากยิ่ง กว่าที่จุดเย็น WMAP จะ เกิดขึ้นในรังสีพื้นหลัง ของจักรวาลในยุคดึกดำบรรพ์เสียอีก

การศึกษาในปี 2017 [ 19 ]รายงานการสำรวจที่แสดงให้เห็นว่าไม่มีหลักฐานว่าช่องว่างที่เกี่ยวข้องในแนวสายตาอาจทำให้เกิดจุดเย็น CMB และสรุปว่าอาจมีต้นกำเนิดดั้งเดิมแทน

สิ่งสำคัญประการหนึ่งในการยืนยันหรือปฏิเสธผลกระทบ Sachs–Wolfe แบบบูรณาการในช่วงเวลาปลายคือโปรไฟล์มวลของกาแล็กซีในพื้นที่ เนื่องจากผลกระทบ ISW ได้รับผลกระทบจากอคติของกาแล็กซีซึ่งขึ้นอยู่กับโปรไฟล์มวลและประเภทของกาแล็กซี[ 20 ] [ 21 ]

ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2564 การสำรวจพลังงานมืด (DES) ได้วิเคราะห์ข้อมูลและนำเสนอหลักฐานเพิ่มเติมเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างช่องว่างขนาดใหญ่ของ Eridanus และจุดเย็นของ CMB [ 22 ] [ 23 ]

ข้อบกพร่องเชิงทอพอโลยี

ในช่วงปลายปี 2550 ( Cruz et al. ) [ 24 ]ได้โต้แย้งว่าจุดเย็นอาจเกิดจากโครงสร้างจักรวาลซึ่งเป็นส่วนที่เหลือจากการเปลี่ยนเฟสในจักรวาลยุคแรก มีการเสนอคำอธิบายอื่นๆ ที่อิงจากข้อบกพร่องของจักรวาล เช่น การละลายของห่วงสายจักรวาล[ 25 ]

จักรวาลคู่ขนาน

ข้อกล่าวอ้างที่ขัดแย้งของLaura Mersini-Houghtonคือจุดเย็นอาจเป็นร่องรอยของจักรวาลอื่น ที่อยู่นอกเหนือ จักรวาลของเรา ซึ่งเกิดจากการพัวพันควอนตัมระหว่างจักรวาลก่อนที่พวกมันจะแยกออกจากกันด้วยการขยายตัวของจักรวาล[ 3 ] นักวิจัยคนอื่นๆ ได้จำลองจุดเย็นว่าอาจเป็นผลมาจากการชนกันของฟองอากาศในจักรวาล ก่อนที่จะเกิดการขยายตัว[ 26 ] [ 27 ] [ 19 ]

การวิเคราะห์เชิงคำนวณที่ซับซ้อน (โดยใช้ความซับซ้อนของ Kolmogorov ) ได้ให้หลักฐานสำหรับจุดเย็นทางเหนือและทางใต้ในข้อมูลดาวเทียม: [ 28 ] "...ในบรรดาบริเวณที่มีความสุ่มสูงคือความผิดปกติที่ไม่ใช่แบบเกาส์เซียนทางใต้ จุดเย็น โดยมีการแบ่งชั้นที่คาดหวังสำหรับช่องว่าง การมีอยู่ของคู่ตรงข้าม จุดเย็นทางเหนือที่มีคุณสมบัติความสุ่มเกือบเหมือนกันในบรรดาบริเวณอุณหภูมิต่ำอื่นๆ ได้รับการเปิดเผย" อย่างไรก็ตาม นอกเหนือจากจุดเย็นทางใต้แล้ว วิธีการทางสถิติที่หลากหลายโดยทั่วไปล้มเหลวในการยืนยันซึ่งกันและกันเกี่ยวกับจุดเย็นทางเหนือ[ 29 ] "แผนที่ K" ที่ใช้ในการตรวจจับจุดเย็นทางเหนือถูกสังเกตว่ามีค่าความสุ่มเป็นสองเท่าของค่าที่วัดได้ในแบบจำลองมาตรฐานความแตกต่างนี้คาดว่าเกิดจากความสุ่มที่เกิดจากช่องว่าง (ช่องว่างที่ไม่ได้นำมาพิจารณาคาดว่าเป็นสาเหตุของความสุ่มที่เพิ่มขึ้นเหนือแบบจำลองมาตรฐาน) [ 30 ]

ความไวต่อการค้นหาวิธีการ

จุดเย็นถือเป็นความผิดปกติหลักๆ เนื่องจากมันโดดเด่นเมื่อเทียบกับวงแหวนที่ค่อนข้างร้อนรอบๆ มันไม่ถือว่าผิดปกติหากพิจารณาเฉพาะขนาดและความเย็นของจุดนั้นเอง[ 6 ]ในทางเทคนิคแล้ว การตรวจจับและความสำคัญของมันขึ้นอยู่กับการใช้ตัวกรอง ชดเชย เช่นเวฟเล็ตหมวกเม็กซิกันเพื่อค้นหา

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุ

  1. ^หลังจาก หักลบค่าความไม่สม่ำเสมอ ของไดโพลซึ่งเกิดจากการเลื่อนความถี่แบบดอปเปลอร์ของรังสีพื้นหลังไมโครเวฟอันเนื่องมาจากความเร็วเฉพาะตัว ของเรา เมื่อเทียบกับ กรอบอ้างอิงจักรวาลที่เคลื่อนที่ ไปพร้อมกันแล้วคุณลักษณะนี้สอดคล้องกับการที่โลกเคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ 627 กม./วินาที ไปทางกลุ่มดาวหญิงสาว
  2. ^ข้อกล่าวอ้างของ Szapudiและคณะระบุว่าช่องว่างที่เพิ่งค้นพบนี้เป็น "โครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่มนุษยชาติเคยระบุได้" อย่างไรก็ตาม แหล่งข้อมูลอื่นรายงานว่าโครงสร้างที่ใหญ่ที่สุดคือกระจุกกาแล็กซีขนาดใหญ่ที่สอดคล้องกับความหนาแน่นของ GRB NQ2-NQ4ที่ระยะ 10 พันล้านปีแสง
  • ความว่างเปล่าอันยิ่งใหญ่ใน Eridanus (จุดเย็น WMAP)
  • พบหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่ในจักรวาล , เดลี่เทค
  • พบหลุมขนาดมหึมาในจักรวาล , Space.com , 23 สิงหาคม 2550
  • ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่า พบ "รูโหว่" ขนาดใหญ่บนท้องฟ้า ( ข่าวจากเนชั่นแนล จีโอแกรฟิก)
  • ข่าวบีบีซี: พบ "ความว่างเปล่าในจักรวาล" ที่ยิ่งใหญ่ข่าวบีบีซี , 24 สิงหาคม 2550
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=CMB_cold_spot&oldid=1360391388 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ จุดเย็น CMB

จุดเย็น CMB หรือจุด เย็น WMAP คือบริเวณบนท้องฟ้าที่มองเห็นได้ด้วย คลื่นไมโครเวฟ ซึ่งพบว่ามีขนาดใหญ่และเย็นผิดปกติเมื่อเทียบกับคุณสมบัติที่คาดการณ์ไว้ของ...

การค้นพบและความสำคัญ

ในปีแรกของข้อมูลที่บันทึกโดย Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) พบว่าบริเวณท้องฟ้าในกลุ่มดาว อีริดานัส มีอุณหภูมิต่ำกว่าบริเวณโดยรอบ [ 4 ] ต่อมา โดยใช้ข้อมูลที่รวบรวมโดย WMAP ตลอด 3 ปี...

สาเหตุอื่นๆ ที่เป็นไปได้นอกเหนือจากการผันผวนของอุณหภูมิในยุคดึกดำบรรพ์

จุด "เย็น" ขนาดใหญ่เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่เรียกว่า " แกนแห่งความชั่วร้าย " (เรียกเช่นนั้นเพราะไม่คาดคิดว่าจะเห็นโครงสร้างแบบนี้) [ 8 ]

ซูเปอร์วอยด์

คำอธิบายที่เป็นไปได้ประการหนึ่งของจุดเย็นคือ ช่องว่าง ขนาดใหญ่ ระหว่างเรากับ CMB ดั้งเดิม บริเวณที่เย็นกว่าแนวสายตาโดยรอบสามารถสังเกตได้หากมีช่องว่างขนาดใหญ่ เนื่องจากช่องว่างดังกล่าวจะทำให้เกิดการหักล้างที่เพิ่มขึ้นระหว่าง ผลกระทบ Sachs–Wolfe แบบบูรณาการ...