Астрофизики получили новые данные о возможном неравномерном расширении Вселенной

Исследователи из Боннского университета (Германия) и Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Массачусетс) изучили снимки далеких скоплений галактик, большинство которых сделала космическая рентгеновская обсерватория Chandra, — и на основе их предположили, что расширение Вселенной не может быть одинаковым во всех направлениях. О выводах астрофизиков сообщается в пресс-релизе, опубликованном на сайте миссии.

Ученые давно выяснили, что после Большого взрыва Вселенная постоянно расширяется. Для большего понимания можно провести аналогию с выпечкой хлеба с изюмом. По мере выпекания хлеба изюминки (то есть скопления галактик) удаляются друг от друга, поскольку хлеб (представляющий собой космос) расширяется, причем равномерно во всех направлениях.

Так, одним из «столпов» космологии — раздела астрономии, изучающего свойства и эволюцию Вселенной в целом — служит принцип о том, что законы физики справедливы для каждой точки во Вселенной, поэтому она однородна и изотропна. Иначе говоря, выглядит и расширяется в один и тот же момент времени одинаково — вне зависимости от того, в каком месте находится наблюдатель и в каком направлении он смотрит.

Однако новая работа показывает, что космологический принцип может оказаться неверным. Причем в последние десятилетия ученые уже предполагали, что Вселенная не расширяется одинаково: например, в 2006 году была открыта необычная структура в микроволновом «эхе» Большого взрыва, также известная впоследствии как «ось зла», где и выявили признаки анизотропии.

«Основываясь на наших наблюдениях, мы нашли существенные различия в том, как расширяются разные регионы Вселенной в зависимости от того, как мы на них смотрим. <…> Это открытие может противоречить главному базовому принципу современной космологии», — говорит Геррит Шелленбергер, один из авторов новой работы.

Команда проанализировала, как много рентгеновского изучения вырабатывали 313 отобранных скоплений галактик (яркость рентгеновского излучения обусловлена температурой газа в кластере и не зависит от космологических величин). Данные по 237 скоплениям были получены с помощью телескопа Chandra (NASA), а по оставшимся 76 — от рентгеновского телескопа XMM-Newton (ESA). Эту выборку объединили с данными от XMM-Newton и японско-американской обсерватории ASCA. В общей сложности собрали массив информации по 842 различным кластерам.

Когда астрофизики проанализировали яркость рентгеновских лучей галактик, они сравнили их с рентгеновской яркостью, данные о которой были получены посредством другого метода, уже зависящего от скорости расширения Вселенной. В итоге ученым удалось просчитать скорость расширения по всему небу и выяснить, что в разных направлениях относительно нас Вселенная расширяется по-разному.

По словам авторов работы, полученные результаты можно объяснить двумя способами: во-первых, огромные кластеры галактик могут двигаться вместе, но это движение не будет обусловлено расширением Вселенной. Вероятно, некоторые соседствующие скопления притягиваются в одном направлении под действием силы тяжести других кластеров. Подобное согласованное движение способно задавать различные скорости расширения в разных направлениях. При этом, если кластеры двигаются достаточно быстро, это может привести к ошибочным оценкам их светимости.

Другое объяснение может заключаться как раз в том, что Вселенная, на самом деле, не расширяется одинаково во всех направлениях, поскольку темная энергия — гипотетическая сила, которая, как считается, и отвечает за скорость расширения Вселенной — сама по себе неоднородна. То есть рентгеновские лучи могут показать, что действие темной энергии в одних частях космоса сильнее, чем в других, поэтому наблюдаются различия в скорости расширения.

«Если Вселенная действительно неоднородна — даже если она стала таковой только в последние несколько миллиардов лет, — это приведет к полной смене парадигм, так как теперь нам придется учитывать, в какой части неба расположены объекты. Почти все расчеты расстояний до самых далеких объектов мироздания опирались на то, что свойства пространства везде одинаковы. Если мы правы, придется пересмотреть все прошлые теории и выводы», — подытожил Константинос Мигкас, астрофизик из Боннского университета.

Ранее новый метод измерения показал, что Вселенная расширяется медленнее, чем считалось.