Мы живем в гигантской пустоте? Отзвук Большого взрыва может это подтвердить
Вселенная вокруг нас может быть менее равномерной, чем принято считать. Согласно новой гипотезе, Солнечная система и вся галактика Млечный Путь находятся внутри огромной пустоты: области с пониженной плотностью материи. Это может объяснить один из самых острых парадоксов современной космологии — расхождение в измерениях скорости расширения Вселенной, известное как напряжение Хаббла. А еще это поможет точнее определить возраст Вселенной.
Парадокс возник из-за несостыковки между двумя подходами. Первый использует данные о далекой и молодой Вселенной, например, из космического микроволнового фона. Они дают одну оценку скорости расширения. Второй подход основан на наблюдениях более близких к нам объектов, таких как сверхновые звезды, и показывает более высокое значение. Разница в показаниях заметна, и объяснить ее простым улучшением измерений не получается.
Астрофизик Индранил Баник из Портсмутского университета предложил возможное решение: локальная пустота. По его расчетам, если мы находимся в центре области радиусом около миллиарда световых лет с плотностью примерно на 20% ниже средней, это может исказить восприятие темпов расширения. В такой зоне материя как бы «растекается» наружу, и кажется, будто все вокруг удаляется быстрее обычного. Именно это, по мнению Баника, и приводит к наблюдаемому расхождению в измерениях.
Подтверждение этой идеи он нашел в давно известных явлениях — так называемых барионных акустических колебаниях. Это своеобразные звуковые волны, прошедшие по молодой Вселенной вскоре после Большого взрыва. После того как температура упала и появились нейтральные атомы, эти волны «замерли» и оставили след в распределении галактик. Их называют стандартной линейкой, потому что их масштаб можно использовать, чтобы измерять расстояния и прослеживать историю расширения космоса.
Как пояснил Баник, локальная пустота слегка искажает связь между угловым размером этих волн и красным смещением — показателем того, как сильно растянулось излучение от удаленных объектов. Из-за гравитационного воздействия пустоты и связанных с ней дополнительных скоростей красное смещение становится немного больше, чем ожидалось бы без нее.
Анализ данных о барионных колебаниях за последние 20 лет показал: модель с пустотой объясняет наблюдаемую картину примерно в сто миллионов раз лучше, чем стандартная модель без нее, которая была откалибрована под данные спутника Planck.
Однако гипотеза о пустоте вызывает споры. Стандартная космология предполагает, что на масштабах такого размера — в миллиарды световых лет — вещество должно быть распределено равномерно. Поэтому столь большая и глубокая пустота выглядит как отклонение от теории. Но наблюдения тоже говорят в ее пользу: плотность галактик в нашем регионе действительно ниже, чем в соседних областях.
Следующий шаг — проверить гипотезу с помощью других независимых методов. Например, через так называемые космические хронометры. Это изучение старых галактик, где звездообразование прекратилось. Их возраст можно оценить по спектру излучения: массивные звезды живут недолго, и по их отсутствию можно судить о том, сколько времени прошло с момента их рождения. Сравнив возраст с красным смещением, можно выяснить, как быстро расширялась Вселенная с тех пор, как свет от этих галактик начал свое путешествие к нам.
Если разные методы покажут схожие результаты, гипотеза о локальной пустоте получит серьезную поддержку. И тогда, возможно, представление о нашей Вселенной станет немного более «пустым», но и более точным.
Самое популярное
