В бескрайних просторах Вселенной наше восприятие реальности может быть обманчивым. Подобно тому, как пассажир поезда может принять собственное замедление за ускорение соседнего состава, наше понимание космических процессов может быть искажено относительным движением. В этой статье мы рассмотрим интригующую гипотезу о том, что наблюдаемое ускоренное расширение Вселенной может быть не более чем иллюзией, вызванной нашим собственным движением относительно космического микроволнового фона.
Танец галактик в космическом потоке
Представьте себе, что наша галактика - это корабль, плывущий по океану пространства-времени. Мы не просто пассивно дрейфуем, а движемся с впечатляющей скоростью более 600 км/с относительно космического микроволнового фона. Более того, существуют свидетельства крупномасштабных "космических течений" - потоков галактик, движущихся со скоростями в сотни километров в секунду на расстояниях в сотни мегапарсек. Наша галактика может находиться в самом центре такого потока.
Это относительное движение не просто любопытный факт - оно может иметь глубокие последствия для нашего понимания Вселенной. Подобно тому, как два наблюдателя на движущихся друг относительно друга поездах могут по-разному интерпретировать происходящее, наше движение относительно космического фона может искажать наше восприятие ключевых космологических параметров.
Иллюзия ускорения: космический мираж?
Теоретическая возможность того, что наблюдаемое ускоренное расширение Вселенной может быть иллюзией, вызванной нашим собственным движением, была впервые предложена в 2010 году. Эта идея основана на концепции "наклонных космологий", которые учитывают относительное движение различных систем отсчета.
Согласно этой гипотезе, наблюдатели, находящиеся в слегка сжимающихся крупномасштабных потоках, могут ошибочно интерпретировать свое более медленное локальное расширение как ускорение окружающей Вселенной. *Это похоже на то, как пассажир замедляющегося поезда может подумать, что соседний состав начал ускоряться*.
Математические расчеты показывают, что этот эффект может проявляться на масштабах от нескольких сотен до тысяч мегапарсек, что достаточно велико, чтобы создать впечатление недавнего глобального события.
Темная энергия или космическая иллюзия?
Если ускоренное расширение Вселенной - иллюзия, то как объяснить наблюдаемые данные? Наблюдатели, не учитывающие свое движение относительно космического фона, могут прийти к ошибочному выводу о недавнем драматическом изменении природы космической среды.
Некоторые могут предположить существование экзотических форм материи с отрицательной гравитационной энергией (темная энергия) или даже с отрицательной плотностью энергии (поля-призраки). Однако, если учесть эффекты относительного движения, становится ясно, что эти "недавние события" могут быть просто локальными иллюзиями.
Математический анализ показывает, что относительное движение может имитировать эффекты темной энергии. Наблюдатели могут ошибочно интерпретировать изменения в измеряемых параметрах как свидетельство существования темной энергии или даже более экзотических форм материи.
В поисках истины: космический диполь
Как отличить реальное ускорение Вселенной от иллюзии, вызванной нашим движением? Ключом может стать поиск характерной "подписи" относительного движения в наших наблюдениях.
Теоретические расчеты предсказывают, что если ускорение Вселенной - иллюзия, вызванная нашим движением, то мы должны наблюдать дипольную анизотропию в распределении параметра замедления на небесной сфере. Другими словами, Вселенная должна казаться ускоряющейся быстрее в одном направлении и медленнее в противоположном.
Интересно, что в последние годы появились сообщения о наблюдении такой дипольной анизотропии. Например, анализ данных каталога сверхновых JLA выявил диполь в распределении параметра замедления, который может быть связан с нашим движением относительно космического микроволнового фона.
Более того, недавний анализ данных Pantheon+ не только подтвердил существование этого диполя, но и показал, что его величина уменьшается с увеличением красного смещения, что полностью соответствует предсказаниям теории "наклонной Вселенной".
Переосмысление космологии
Идея о том, что ускоренное расширение Вселенной может быть иллюзией, вызванной нашим собственным движением, является радикальной и, возможно, неудобной. Она предполагает, что последние четверть века мы могли неверно интерпретировать наши наблюдения, принимая локальное замедление за глобальное ускорение.
Однако история астрономии знает немало примеров, когда эффекты относительного движения приводили к грубо ошибочным интерпретациям наблюдений. Достаточно вспомнить, сколько эпициклов пришлось ввести для объяснения движения планет, и как все упростилось, когда была принята правильная система отсчета.
Гипотеза "наклонной Вселенной" имеет ряд преимуществ:
1. Она не требует введения новой физики или экзотических форм материи.
2. Она опирается на хорошо известные эффекты теории относительности.
3. Она основана на реальном наблюдаемом явлении - крупномасштабных потоках галактик.
4. Она делает конкретные предсказания, которые, похоже, подтверждаются наблюдениями.
Заключение: на пороге новой парадигмы?
Гипотеза о том, что ускоренное расширение Вселенной может быть иллюзией, вызванной нашим движением, остается спорной. Однако она заслуживает серьезного рассмотрения, учитывая ее простоту, физическую обоснованность и растущую наблюдательную поддержку.
Подобно тому, как переход от геоцентрической к гелиоцентрической модели изменил наше понимание Солнечной системы, принятие во внимание нашего движения относительно космического фона может привести к революции в космологии.
Будущие наблюдения, в частности с помощью обзора LSST-DA, помогут проверить предсказания этой гипотезы и, возможно, изменить наше понимание эволюции Вселенной. Возможно, мы стоим на пороге новой космологической парадигмы, которая объяснит наблюдаемое ускорение Вселенной без привлечения загадочной темной энергии.
8 января 2025 г. По материалам Christos G. Tsagas