Астрофизика

Согласно исследованию, наше восприятие Вселенной может быть полностью искажено

Стандартная модель космологии, которая описывает все этапы эволюции нашей Вселенной и ее содержимого, основана на метрике Фридмана-Лемэтра-Робертсона-Уокера. Это описывает среднюю геометрию Вселенной на больших масштабах; принято считать, что в масштабах космоса пространство-время имеет однородную и изотропную геометрию. Другими словами, Вселенная выглядит почти одинаковой во всех направлениях, независимо от положения наблюдателя. Это то, что ученые называют "космологическим принципом однородности и изотропии". Недавно группа исследователей поставила под сомнение эту гипотезу.

Космологический принцип однородности и изотропии был введен Альбертом Эйнштейном в 1917 году, когда он пытался применить теорию общей теории относительности ко всей Вселенной. С тех пор однородность Вселенной подтверждалась астрономическими наблюдениями на все больших расстояниях; в частности, гипотеза подтверждается чрезвычайной регулярностью космического микроволнового фона (CMB), который демонстрирует колебания температуры лишь примерно на 100 000 в небольших угловых масштабах.

Флуктуации CMB, которые мы воспринимаем на Земле, обусловлены движением нашей планеты в Солнечной системе, а также движением нашей собственной галактики во Вселенной - точно так же, как частота сирены скорой помощи кажется искаженной, когда она проходит близко от нас. Если Стандартная модель следует космологическому принципу, то такое же искажение должно наблюдаться в очень далеких галактиках. В 2002 году астрофизики подтвердили эту гипотезу с помощью каталога галактик NRAO VLA Sky Survey (NVSS). Однако выборка галактик была относительно небольшой, а их расстояния были неопределенными, что заставило некоторых ученых скептически отнестись к полученным результатам.

Субир Саркар, физик из Оксфордского университета, изучал этот вопрос и недавно представил доказательства того, что наше понимание Вселенной на самом деле полностью искажено - модели и теории, которые были созданы для описания космоса, не являются универсальными. С нашей земной точки зрения кажется, что Вселенная расширяется с определенной скоростью, но это может быть просто вопрос восприятия, обусловленный тем, что наша собственная галактика сама движется через Вселенную.

Его гипотеза основана на изучении каталога catWISE, включающего 1,4 миллиона квазаров, обнаруженных космическим телескопом WISE (преимущество этого каталога в том, что он охватывает большую часть неба, чем NVSS). В исследовании, опубликованном в прошлом году в журнале The Astrophysical Journal Letters, физик и его команда объясняют, что они обнаружили искажение в распределении этих квазаров, которое в два раза больше, чем предсказывает теория. Их результаты позволяют предположить, что не только галактики и другие астрономические объекты дрейфуют во Вселенной, но и вся Вселенная может дрейфовать в определенном направлении.

"Если будет установлено, что распределение удаленной материи в крупномасштабной Вселенной не имеет той же системы отсчета, что и CMB, то возникнет настоятельная необходимость задать вопрос, действительно ли дифференциальное расширение пространства, производимое нелинейными структурами вблизи пустот, стен и нитей, может быть сведено к простому локальному "подталкиванию"", — заключают исследователи в своем исследовании. Хотя для прояснения ситуации необходима дальнейшая работа, Саркар и его соавторы считают, что, возможно, необходимо найти совершенно новую космологическую основу, которая не предполагает, что все направления эквивалентны. В частности, нужно будет по-другому решать уравнения Эйнштейна.

Большинство ученых, конечно, не готовы признать, что Вселенная асимметрична, и что существующие теории необъективны. Некоторые считают, например, что результаты Саркара могут быть связаны с тем, что квазары имеют тенденцию к большему скоплению, чем другие типы объектов на таких масштабах, что не будет в корне опровергать Стандартную модель.

Физик отмечает, что наша Вселенная также может быть основана не на одной космологии, которая описывает все, а на нескольких моделях, каждая из которых относится к разным эпохам. Новое поколение телескопов, в частности телескоп Vera C. Rubin в Чили и космический телескоп Euclid, не говоря уже о Square Kilometre Array, который вскоре будет сканировать миллиарды галактик на далеком расстоянии, может пролить свет на эти дебаты.

Следует отметить, что Саркар не первый, кто поставил под сомнение космологический принцип. Для расчета постоянной Хаббла - скорости расширения Вселенной - обычно используются два метода. Один основан на анализе CMB, другой - на изучении стандартных светил (астрономических объектов с известной светимостью). Однако ученые получают разные значения в зависимости от используемой стратегии: 67,4 км/с/Мпк или 74 км/с/Мпк соответственно. Это необъяснимое несоответствие, известное как "напряжение Хаббла", говорит о неполноте нашей космологической модели - хотя последующие работы показали, что разница может быть вызвана просто ошибками измерений.

Аналогичным образом, недавнее открытие гигантской дуги света, простирающейся более чем на 3 миллиарда световых лет и состоящей из галактик и галактических скоплений, также противоречит устоявшимся моделям космоса. Эта мегаструктура, известная как Гигантская дуга, на которую приходится около 7% наблюдаемой Вселенной, просто не должна существовать, если материя равномерно распределена во всех направлениях. Действительно, по мнению космологов, нынешний теоретический предел оценивается в 1,2 миллиарда световых лет. "Растущее число крупномасштабных структур, превышающих по размерам предел того, что считается теоретически возможным, становится все труднее игнорировать", — сказала Алексия Лопес, которая в свое время сделала это открытие.

Подписывайтесь на нас
Back to top button