Базовая гипотеза развития Вселенной подразумевает, что она расширяется в среднем с одинаковой скоростью во всех направлениях. Но новое исследование, основанное на данных рентгеновских обсерваторий XMM-Newton, Chandra и ROSAT, показывает, что одна из основополагающих основ космологии может быть неверной. Работа была проведена учеными из Университета Бонна и Гарвардского университета.
Авторы исследования изначально хотели проверить новый метод, который мог бы проверить гипотезу изотропии, которая подразумевает, что Вселенная, несмотря на некоторые локальные различия, имеет одинаковые свойства во всех направлениях в больших масштабах. Широко устоявшаяся и описанная фундаментальной физикой гипотеза подтверждалась основательными наблюдениями за космическим микроволновым фоном, который представляет собой своеобразный остаток Большого взрыва, след ранней Вселенной, когда ей было всего 380 тысяч лет. Равномерное распределение излучения в фоне говорит о том, что в те годы Вселенная расширялась быстро и с одинаковой скоростью во всех направлениях. Что логично для взрыва, даже Большого. Однако в нынешней Вселенной все может быть не так. Авторы нового исследования составили карту, показывающую скорость расширения Вселенной в разных направлениях, измеренную в современный момент.
В работе изучались более 800 скоплений галактик. Если бы гипотеза изотропии была верной, свойства скоплений в такой большой выборке были бы одинаковыми в разных направлениях. Но обнаружились значительные различия. Астрономы использовали рентгеновское измерение температуры горячего газа, который наполняет скопления.
Данные сопоставлялись со светимостью. Скопления с равной температурой и на равном расстоянии должны быть одинаково яркими. Но реальность оказалась иной. Скопления с одинаковыми свойствами и схожими температурами были ярче в одном направлении и тусклее в другом. Разница значительна – около 30 процентов. Эти различия не случайны, а соотносятся с зависимостью от направления.
Авторы исследования попытались найти объяснения в возможных посторонних факторах. В частности, в газовых или пылевых облаках, которые могли бы оказать влияние на данные. Но эти помехи не были обнаружены.
«Это невероятно увлекательный результат, - сказал исследователь проекта XMM-Newton ESA Норберт Шартел. – Это первые наблюдения за таким объемом скоплений в рентгеновском диапазоне. Они имеют большое значение для науки и дают потенциал для будущих исследований.
Если Вселенная действительно анизотропна, даже если только в последние миллиарды лет, это будет означать огромный сдвиг парадигмы, потому что направление, на котором находится каждый объект, нужно принимать во внимание при анализе его свойств. Например, это влияет на расчеты расстояния далеких объектов Вселенной. Принято, что параметры в расчетах везде одинаковы. Возможно, это придется пересмотреть».
Ученые считают, что за наблюдаемые изменения могут быть связаны с влиянием темной энергии, которой приписывают влияние на расширение Вселенной.
Интересно, что ESA в 2022 году запустит космический телескоп Euclid, который отобразит миллиарды галактик и оценит их динамику, влияние на них той же темной энергии. Он поможет собрать массу данных о современной космологии и эволюции Вселенной.
