Новое исследование показало, что Вселенная может быть асимметричной

Современная космология опирается на стандартную модель ΛCDM. В ее основе лежит простое допущение: если смотреть на Вселенную в достаточно большом масштабе, то она плюс-минус однородна во всех направлениях и не имеет выделенных областей. Именно это позволяет использовать симметричные решения уравнений Эйнштейна и строить рабочие модели эволюции космоса.

Однако в последние годы накапливаются наблюдательные расхождения, или «напряжения». Самое известное из них — напряжение Хаббла, связанное с тем, что скорость расширения Вселенной, измеренная по раннему и позднему космосу, не совпадает. Но в новой обзорной работе, опубликованной в Reviews of Modern Physics, авторы указывают на еще более фундаментальную проблему — космическую дипольную аномалию.

Изначально речь шла о реликтовом излучении, или космическом микроволновом фоне. Это слабое излучение осталось от ранней Вселенной и заполняет все пространство. Мы регистрируем его со всех направлений: куда бы ни смотрели телескопы, они фиксируют один и тот же фон.

В среднем это излучение действительно почти одинаково: его температура меняется совсем незначительно, на доли тысячных процента. Однако есть одно устойчивое исключение. Если сравнить излучение, приходящее из противоположных направлений, обнаруживается систематическая разница: с одной стороны энергия излучения немного выше, с другой — немного ниже. Это называют диполем — самой простой формой асимметрии, когда есть два противоположных направления с разными значениями.

Когда этот эффект проявляется в реликтовом излучении, его называют дипольной анизотропией. Она хорошо объясняется тем, что Земля и Солнечная система движутся относительно остальной Вселенной. В направлении движения излучение кажется чуть более энергичным, а в противоположном — чуть менее. Само по себе это полностью укладывается в стандартную космологическую модель.

Если Вселенная действительно изотропна, то есть в среднем одинакова во всех направлениях, аналогичный диполь должен проявляться не только в реликтовом излучении, но и в распределении материи — галактик, квазаров и других далеких объектов.

И вот здесь возникает проблема. Наблюдения показывают, что направления диполей совпадают, а вот их амплитуды — нет. Разница в числе галактик и квазаров между противоположными направлениями слишком большая. Причем этот результат повторяется на разных наборах данных и в разных диапазонах — от радионаблюдений с Земли до инфракрасных обзоров из космоса. Объяснить это ошибками приборов сложно: методы наблюдений и источники возможных погрешностей слишком разные.

Проще говоря, материя во Вселенной распределена с асимметрией, которую нельзя свести к нашему движению и которая не укладывается в стандартную модель. Это и называют космической дипольной аномалией. Если она реальна, проблема глубже, чем у напряжения Хаббла: под сомнение ставится не отдельный параметр, а сама идея симметричной Вселенной.

Ранее астрономы из Токио предложили новый способ измерять расширение Вселенной.

Иллюстрация Peter Crowther