Новые результаты исследования заставляют учёных усомниться в одном из фундаментальных принципов космологии. Оказалось, что Вселенная может быть не такой равномерной, как считалось на протяжении десятилетий. Это открытие ставит под вопрос представление о том, что космос одинаков во всех направлениях. Об этом сообщает журнал Reviews of Modern Physics (RMP).
Современная космология строится на так называемой ΛCDM-модели, предполагающей, что в среднем Вселенная однородна и изотропна — то есть не имеет выделенных направлений и в целом выглядит одинаково во всех точках. Это убеждение поддерживалось множеством наблюдений, включая изучение реликтового микроволнового излучения — слабого "эхо" Большого взрыва, равномерно заполняющего космос.
"Даже реликтовое излучение, несмотря на небольшие колебания, подтверждало идею космической однородности", — отмечают исследователи.
Однако в этом самом излучении давно известна аномалия диполя - лёгкая разница температур между двумя противоположными сторонами неба. До сих пор её объясняли движением Солнечной системы относительно остальной Вселенной, и это не вызывало сомнений у учёных.
Проблема возникла, когда астрономы попытались найти аналогичный диполь в распределении материи — галактик, квазаров и других астрономических объектов. Если ΛCDM-модель верна, оба диполя должны совпадать по направлению и величине. Проверка этого принципа, известная как тест Эллиса-Болдуина, стала ключевой для современной космологии.
"Мы обнаружили, что Вселенная не проходит тест Эллиса-Болдуина", — подчёркивают авторы исследования.
Совпадение направлений диполей действительно наблюдается, но различие в их величинах оказалось статистически значимым. Это означает, что распределение материи во Вселенной не полностью отражает структуру реликтового излучения. Сходные наблюдения проводились и ранее — например, когда обнаружена вращающаяся структура из сотен галактик, что уже тогда заставило астрономов задуматься о неоднородности космоса.
Такое расхождение учёные назвали космической дипольной аномалией. Оно может означать, что наша картина мира нуждается в серьёзной корректировке. Возможные объяснения включают существование крупных структур за пределами наблюдаемой Вселенной или иные физические механизмы, не учтённые в стандартной модели.
"Если диполь в распределении галактик не совпадает с диполем реликтового излучения, это может указывать на новые фундаментальные процессы в космосе", — поясняют астрономы.
Разные наборы данных, включая наблюдения за миллионами квазаров и активных ядер галактик, подтверждают: несоответствие действительно существует. И хотя масштабы расхождения пока не катастрофические, они требуют пересмотра ключевых допущений космологической теории.
В ближайшие годы учёные ожидают приток информации от телескопов нового поколения, включая миссии Euclid, Nancy Grace Roman и обсерваторию Vera Rubin. Эти проекты позволят собрать беспрецедентно точные данные о распределении галактик на разных участках неба.
Помимо этого, гравитационно-волновые наблюдения, такие как те, при которых LIGO зафиксировал слияние объектов легче Солнца, дают возможность уточнить фундаментальные параметры пространства-времени и проверить, насколько устойчивы базовые представления о симметрии Вселенной.
Если наблюдения подтвердят существование дипольной аномалии, космология может войти в новую эпоху — эпоху пересмотра базовых принципов о форме и устройстве Вселенной. Возможно, наш космос не столь прост и симметричен, как казалось, а его структура хранит тайны, которые только начинают открываться.