596
Новое исследование предполагает, что наша Вселенная может расширяться неравномерно по разным направлениям – это ставит под сомнение ключевой принцип космологии, известный как Космологический принцип. Этот принцип утверждает, что во Вселенной нет центра или привилегированных направлений, особенно если наблюдать его на достаточно больших масштабах. Однако ряд загадочных наблюдений последних лет намекает, что космос может быть сложнее, чем считалось ранее. Исследование возглавлял астрофизик Джеймс Адам из Университета Западного Кейпа в Южной Африке.
Предположение о расширении Вселенной
На сегодняшний день Стандартная модель космологии, описывающая расширение, структуру и эволюцию Вселенной, базируется на двух предположениях: что Вселенная является однородной (одинаковой во всех местах на больших масштабах) и изотропной (одинаковой во всех направлениях). Однако последние космические измерения, включая противоречивые оценки скорости расширения Вселенной и аномалии в космическом микроволновом фоне, бросают вызов предположению о изотропности. Если эти результаты подтвердятся, они могут изменить представление о структуре космоса. Адам отмечает, что намеки на анизотропию пока не общепризнаны, поскольку методы их выявления имеют определенные ограничения. Необходимо собрать дополнительные данные из независимых источников, чтобы подтвердить эти аномалии и исключить возможные ошибки.
Признаки неравномерного расширения
Адам и его коллеги предложили новый подход к проверке однородности расширения Вселенной, используя слабое гравитационное линзирование. Этот эффект возникает, когда массивные объекты искажают свет далеких галактик, вызывая незначительные искажения их форм.
«Мы исследовали новый способ ограничения анизотропии, основанный на так называемом слабом гравитационном линзировании», – объяснил Адам.
Данные о слабом линзировании можно разделить на две основные составляющие: сдвиг E-типа, соответствующий изотропной Вселенной, и B-типа, который должен быть минимальным на больших масштабах, если привилегированные направления отсутствуют. Однако одного обнаружения B-сдвига недостаточно для подтверждения анизотропии, поскольку эти сигналы могут быть слабыми и чувствительными к погрешностям измерений. Исследователи же показали, что если анизотропное расширение действительно существует, оно повлечет за собой определенную корреляцию между E- и B-сдвигами, что невозможно в изотропной Вселенной. Команда использовала компьютерное моделирование, чтобы предсказать, как такая анизотропия может отразиться на данных миссии Euclid, и пришла к выводу, что будущие наблюдения смогут обнаружить эти сигналы, если они действительно есть.
Данные по космическому телескопу Euclid
Европейское космическое агентство (ESA) запустило телескоп Euclid в 2023 году для детального картографирования миллиардов галактик. Приборы Euclid спроектированы для точного измерения космических структур, помогая изучать темную энергию, темную материю, а теперь и возможную анизотропию. Адам и его команда надеются, что после получения данных Euclid смогут применить свой метод для проверки корреляции между E- и B-сдвигами. Если результаты подтвердят неравномерное расширение, это бросит серьезный вызов представлению об отсутствии привилегированных направлений во Вселенной.
Альтернативные модели расширения Вселенной
Если будущие данные подтвердят, что скорость расширения Вселенной зависит от направления, ученые будут вынуждены просмотреть стандартную модель космологии. Эта модель успешно объясняет многие явления, в том числе флуктуацию космического микроволнового фона и формирование галактик в течение миллиардов лет. Однако такие аномалии, как напряженность Габбла (разногласия в измерениях скорости расширения) или неравномерность космического микроволнового фона, могут получить новое объяснение, если изотропия не подтвердится. Подтвержденное отклонение от изотропии заставит учёных рассмотреть альтернативные теоретические модели или модифицировать существующие концепции, чтобы объяснить новую сложность.
«Отсутствие центра» не означает «симметричность»
Космологический принцип утверждает не только то, что Вселенная не имеет центра, но и что она должна выглядеть одинаково по всем направлениям на больших масштабах. Часто используют аналогию с поверхностью надувного шара: при расширении все точки удаляются друг от друга равномерно, без определенного центра. Если же наблюдения подтвердят реальные анизотропии, эта аналогия потребует просмотра или дополнения, чтобы объяснить обнаруженные отличия.
Новая глава в эволюции космоса
Адам подчеркивает важность проверки аномалий разными методами. Даже если данные Euclid обнаружат признаки анизотропии, необходимо исключить возможные систематические ошибки, выборочные предупреждения или технические артефакты. Если другие исследования, такие как Обзор наследия пространства и времени (LSST) в обсерватории Веры Рубин, подтвердят те же сигналы, это станет весомым доказательством того, что изотропия не является фундаментальным принципом.
Пока космологический принцип остается краеугольным камнем современной космологии, однако, если новые данные подтвердят анизотропию, он может оказаться неустойчивым. Даже незначительное отклонение от изотропии откроет новую главу в понимании эволюции космоса и фундаментальных законов, управляющих судьбой нашей Вселенной. Исследование опубликовано в журнале Журнал космологии и физики астрочастиц.
