Форма Вселенной — это не та тема, о которой мы думаем каждый день, но новые исследования показывают, что космос может быть «искажён», т.е. не одинаков во всех направлениях. Это важно, поскольку сегодня наиболее популярная точка зрения на то, как работает Вселенная, Стандартная космологическая модель (Стандартная космологическая модель).ΛCDM) основано на предположении, что в среднем Вселенная однородна и изотропна в больших масштабах, а это означает, что она выглядит примерно одинаково, куда бы вы на нее ни посмотрели.
Авторы статьи обращаются к одной из наиболее фундаментальных проблем в этой картине – так называемой космической дипольной аномалии. По их заключению, это не просто добавляет к списку наблюдений еще одну «странность», но ставит под сомнение саму основу подхода, на котором строится современное описание эволюции и строения Вселенной.
Отправной точкой здесь является реликтовое излучение, или космический микроволновый фон (КМВ) – «эхо» Большого взрыва. Оно удивительно равномерно: температура по небу меняется всего на доли процента, в среднем на стотысячный уровень. Именно поэтому космологи считают удобным описывать Вселенную максимально симметричной моделью пространства-времени в рамках общей теории относительности — так называемым описанием Фридмана-Леметра-Робертсона-Уокера (ФЛРО). Это делает уравнения Эйнштейна разрешимыми в практическом смысле и является основой ΛCDM.
Однако в последние десятилетия нарастала «напряженность» — несоответствия между наборами данных, которые в идеале должны совпадать. Самым известным из них является напряжение Хаббла, когда скорость расширения Вселенной, рассчитанная на основе ранней Вселенной, не соответствует оценкам более близких, «более поздних» наблюдений.
Однако, как отмечают авторы, космическая дипольная аномалия еще более фундаментальна, поскольку противоречит самой идее о том, что крупномасштабная Вселенная одинакова во всех направлениях.
У микроволнового фона есть одна примечательная особенность: дипольная анизотропия. Это самая большая разница температур на небе — одна сторона чуть «теплее», а другая чуть «холоднее» примерно на одну тысячную. В рамках стандартной модели это обычно объясняется просто: мы движемся относительно «системы отсчета» реликтового излучения, и за счет эффекта Доплера она кажется несколько более горячей в направлении движения и холоднее в противоположном направлении.
Ключевой вопрос: если эта картина верна и Вселенная действительно мезосимметрична, то аналогичный диполь должен появиться и в распределении материи — например, в том, как распределены по небу очень далекие радиогалактики и квазары. В 1984 году астрономы Джордж Эллис и Джон Болдуин предложили тест: сравнить диполь микроволнового фона с диполем распределения удаленных источников. Важно брать очень удаленные объекты, чтобы не спутать эффект с местными «скоплениями» рядом с нами, которые могут дать ложный сигнал.
В идеале, если предположение о FLRW верно, направление и величина «материального диполя» должны напрямую следовать из того, что мы видим в микроволновом фоне. Такое совпадение укрепило бы стандартную модель. Расхождение означало бы, что проблема глубже – не в деталях ΛCDM, а в симметричном описании самой Вселенной.
Авторы утверждают, что именно это и происходит: согласно данным, Вселенная «не проходит» тест Эллиса-Болдуина.
Направления диполей в целом совпадают, а вот величины нет: анизотропия в распределении материи сильнее, чем должна была бы быть, если бы все объяснялось только нашим движением и стандартной симметричной картиной. Аналогичные результаты получены при различных подходах к наблюдениям, как с помощью наземных радиотелескопов, так и со спутников, наблюдающих в средней инфракрасной области. Поскольку источники систематических ошибок в этих наблюдениях сильно различаются, авторы полагают, что этот повторяющийся результат является скорее тревожным сигналом, чем случайной ошибкой.
Почему об этой аномалии говорят меньше, чем о «Стрессе Хаббла»? По версии исследователей, причина в том, что ее сложно «залатать» косметическими коррекциями. Если расхождение реально, то недостаточно корректировать параметры ΛCDM – придется пересматривать сам базис, т.е. описание FLRW, на котором строится обычная картина Вселенной.
В ближайшие годы космология получит лавину новых данных от миссий и телескопов следующего поколения — в тексте упоминаются спутники Euclid и SPHEREx, а также обсерватория Веры Рубин и радиоинтерферометр Square Kilometer Array. Авторы предполагают, что именно этот поток наблюдений поможет либо окончательно развеять аномалию, либо, в случае ее подтверждения, подтолкнуть физиков к созданию новой космологической модели. В качестве одного из инструментов отдельно упоминаются методы машинного обучения, которые все чаще используются для анализа огромных массивов астрономических данных.
` ); const randomIndex = Math.floor(Math.random() * Banners.length); document.getElementById(‘kaldata-random-banner’).innerHTML = баннеры(randomIndex); })();
Комментируйте статью на нашем форуме. Чтобы первыми узнавать самое важное, поставьте лайк нашей странице в Facebook и подпишитесь на нас в Google News, TikTok, Telegram и Viber или загрузите приложение по адресу Калдата.com для Android, iOS и Huawei!
