Скорость расширения Вселенной может быть неравномерной

Один из фундаментальных космологических принципов заключается в том, что наша Вселенная изотропна. Это значит, что она расширяется с одинаковой скоростью во всех направлениях, а в разных уголках космоса действуют одни и те же правила.

Данная гипотеза подтверждается результатами наблюдений микроволнового фона — реликтового излучения, оставшегося после Большого Взрыва и отображающего состояние Вселенной в момент, когда ей было всего 380 тыс. лет. Его практически равномерное распределение по небу говорит о том, что в ту эпоху пространство расширялось с одинаковой скоростью во всех направлениях. Однако результаты нового исследования, опубликованного в журнале Astronomy & Astrophysics, поставили этот вывод под сомнение.

Международная команда ученых протестировала новый метод измерения изотропии Вселенной. Для этого исследователи проанализировали результаты наблюдений более 800 галактических скоплений, выполненных рентгеновскими обсерваториями ХMM-Newton, Сhandra и ROSAT. Если гипотеза изотропии верна, их свойства были бы одинаковыми в любом направлении. Например, скопления с идентичной температурой, расположенные на сопоставимом расстоянии от Млечного Пути, должны выглядеть одинаково яркими.

Карта, показывающая скорость расширения Вcеленной в разных направлениях. Источник: K. Migkas et al. 2020, CC BY-SA 3.0 IGO

Галактическое скопление. Снимок в рентгеновском диапазоне. Источник: ESA/XMM-Newton (X-rays); CFHT-LS (optical); XXL Survey

Карта с обозначением скоплений, использовавшихся для измерения скорости расширения Вселенной. Источник: NASA/CXC/Univ. of Bonn/K. Migkas et al.; Illustration: NASA/CXC/M. Weiss

Но в ходе проверки астрономы обнаружили значительные расхождения с тем, что предсказывала теория. Некоторые скопления оказались ярче предсказанных значений, некоторые — тусклее. В среднем отклонения достигали около 30%. По словам исследователей, эти отклонения не случайны — в них проявляются четкие закономерности.

Ученые предложили несколько возможных объяснений несоответствия — в частности, затмения скоплений облаками пыли или влияние на них мощных межгалактических потоков вещества. Однако имеющиеся данные не подтверждают эту возможность. По другой версии, обнаруженная анизотропия может быть связана с неравномерным влиянием на расширение Вселенной т.н. темной энергии, считающейся основной причиной наблюдаемого ускорения ее расширения.

Если Вселенная действительно окажется анизотропной, нам нужно будет подвергнуть пересмотру всю современную космологию. Например, практически все расчеты расстояний до наиболее далеких наблюдаемых объектов основаны на том, что свойства пространства одинаковы в любой точке. Если выяснится, что это не так, астрономам придется произвести их коренную переоценку.

Выводы об анизотропии нашего мира могут быть проверены телескопом Euclid, который создает Европейское космическое агентство. Цель его миссии заключается в изучении истории расширения Вселенной, формирования ее крупномасштабных структур, а также распределения темной материи и темной энергии. Для этого обсерватория будет осуществлять высокоточные измерения красных смещений далеких галактик, находящихся на расстояниях вплоть до 10 млрд световых лет от Млечного Пути. Запуск телескопа намечен на 2022 г.