|
Вселенная не одинакова в разных направлениях
|
|
|
|
Ранее в этом году спектроскопический инструмент темной энергии (DESI) завершил наблюдения, в результате которых были картированы 47 миллионов галактик на протяжении 11 миллиардов световых лет, что позволило астрономам лучше оценить крупномасштабную структуру видимой Вселенной. Изучив эти данные, астрономы Франческо Силос Лабини и Марко Галоппо утверждают, что Вселенная может выглядеть не одинаково во всех направлениях. Их результаты, опубликованные в журнале Nature, противоречат фундаментальному предположению современной космологии.
|
|
|
|
В масштабе одной галактики или локальных групп галактик Вселенная явно кажется анизотропной, то есть ее структура различается в зависимости от направления взгляда. В одном направлении может быть больше пустого пространства, а в другом — скопление галактик.
|
|
|
|
Однако космологический принцип гласит, что в больших масштабах Вселенная состоит из материи, более или менее равномерно распределенной во всех направлениях. Это основано на коперниканском принципе, который гласит, что во Вселенной не должно быть «особых наблюдателей», то есть на больших масштабах Вселенная должна выглядеть одинаково из любой точки Вселенной.
|
|
|
|
Например, если представить Вселенную как кусок ткани и увеличить масштаб отдельных волокон, можно отчетливо увидеть области пустого пространства и нитевидные волокна, которые соединяются, образуя более крупную структуру. Однако при уменьшении масштаба до гораздо больших размеров ткань кажется одинаковой повсюду, с равномерно распределенным материалом.
|
|
|
|
|
|
|
Велись споры о том, на каком именно масштабе Вселенная должна казаться изотропной. Галактические исследования показали наличие «космической паутины» из нитей, стенок и пустот, и ученые не уверены, как быстро эта структура должна исчезать с увеличением масштаба. Исследования, посвященные космическому фоновому излучению, подтвердили космологический принцип, но другие исследования показали, что анизотропная структура все еще существует на масштабах от десятков до сотен мегапарсеков. Однако статистическая значимость этих исследований остается неопределенной.
|
|
|
|
Авторы нового исследования утверждают, что предыдущие исследования анизотропии проверяли предпочтительные направления, а не оценивали более общую направленную структуру. Для более общего исследования и измерения того, как распределение материи изменяется в зависимости от расстояния и угла, они использовали угловое распределение попарных расстояний (ADPD). ADPD — это статистический показатель без параметров, измеряющий направленные корреляции. Они сравнили свои результаты с моделью, основанной на ожидаемой изотропии.
|
|
|
|
Они обнаружили, что выборки галактик из DESI демонстрируют устойчивую анизотропную структуру в распределении галактик вплоть до масштабов примерно в гигапарсек, что означает, что галактики сгущались сильнее, чем должны были бы, на масштабах, значительно превышающих ранее исследованные. Взяв за пример предыдущие исследования, предполагающие анизотропию на масштабах в мегапарсек, данное исследование показывает, что анизотропия сохраняется и на масштабах в 1000 раз больших.
|
|
|
|
«Эти результаты предоставляют прямые доказательства того, что направленная когерентность сохраняется на больших масштабах, чем предсказывалось в стандартной модели, что ставит под сомнение предположение о крупномасштабной изотропии», — пишут авторы исследования.
|
|
|
|
Переосмысление космологического принципа
|
|
|
|
Новое исследование имеет некоторые ограничения и само по себе не определяет физическую природу анизотропии. Даже если оно верно, Вселенная может в конечном итоге стать изотропной в ещё больших масштабах. Тем не менее, поскольку космологический принцип лежит в основе многих идей в космологии, авторы говорят, что некоторые идеи могут потребовать пересмотра, если анизотропия в больших масштабах будет подтверждена.
|
|
|
|
Они пишут: «Таким образом, это обнаружение крупномасштабных анизотропий противоречит стандартной формулировке космологического принципа, которая предполагает статистическую однородность и изотропию относительно любой точки, оставаясь при этом совместимой с коперниканским принципом, который требует лишь отсутствия привилегированных мест наблюдения.
|
|
|
|
Таким образом, с теоретической точки зрения, существование таких крупномасштабных анизотропий мотивирует исследование более общих решений уравнений поля Эйнштейна, которые явно допускают крупномасштабные неоднородности в качестве космологических моделей и/или исследование альтернативных источников ускоренного формирования структуры, например, путем введения самовзаимодействия в компоненте темной материи или эффектов обратной реакции от неоднородностей».
|
|
|
|
Источник
|
