Пузырь в миллиард световых лет поставил под вопрос скорость расширения Вселенной

Барионные акустические колебания — это неоднородности в распределении видимой материи в окружающей нас Вселенной. Как видно из их названия, такие неоднородности возникли из-за звуковых волн в первичной плазме ранней Вселенной, в момент ее быстрого расширения. Как только она остыла до уровня, когда основная часть ее материи из плазмы стала нейтральными атомами, такие колебания прекратили распространяться, поскольку исчезла сама плазменная среда, в которой они двигались.

Так как волны в первичной плазме распространялись по законам звуковых волн, размер структур, оставленных такими колебаниями, в теории позволяет астрономам понять и степень расширения Вселенной в эпоху после превращения плазмы в нейтральные атомы. До недавних пор считалось, что предельные размеры осцилляций — около полумиллиарда световых лет.

Однако теперь астрономы объявили об обнаружении структур намного большего размера, но идентифицируемых как след барионной акустической осцилляции. Ученые назвали ее «Хоолейлана» — это слово из гавайской песни о сотворении мира, означающее «шумы пробуждения» (Ho’oleilei ka lana a ka Po uliuli, «Из глубокой тьмы пришли шумы пробуждения»). Работа об этом опубликована в The Astrophysical Journal.

Центр этого образования находится в 820 миллионах световых лет от нас. По структуре это что-то вроде кольца из галактик, расположенного вокруг войда Волопаса — огромной пустоты диаметром в сотни миллионов световых лет. До сих пор полной и детальной трехмерной карты этого региона не было, что и не позволяло астрономам заметить само существование такой структуры.

Исходя из размеров этого образования, расчетная скорость расширения Вселенной в нашу эпоху должна быть примерно 76,9 километра в секунду на мегапарсек (один мегапарсек — 3,26 миллиона световых лет). Значит, любой кусок пространства длиной в 3,26 миллиона световых лет сейчас удлиняется примерно на 76,9 километра каждую секунду.

Эти данные очень важны для давней дискуссии о том, с какой же скоростью расширяется Вселенная — благо от этого зависит и ее возраст, и многие другие детали физической картины мира. По одним оценкам, опирающимся на процессы в местной части Вселенной, скорость расширения — от 69,8 до 73,1 километра в секунду на мегапарсек.

В то же время для ранней Вселенной эта величина в ряде работ определяется лишь в 67,4 километра в секунду на парсек. Разница между скоростью расширения пространства-времени в древности и в нашу эпоху указывает на то, насколько именно ускоряется расширение Вселенной со временем. От этого зависит величина вычисляемой «темной энергии» (ряд авторов современных научных работ полагают, что это не очень удачное название для совсем других механизмов).

В то же время скорость расширения даже местной части Вселенной по Хоолейлане получается заметно выше, чем считалось ранее. Если другие объекты, оставшиеся от барионной акустической осцилляции близ нас, покажут сходные размеры, скорость расширения Вселенной получится нарастающей слишком быстро. Авторы работы даже допустили, что это потребует учета пока неизвестных физических процессов.