Асимметричная Вселенная разрушает все, что мы знаем о космосе

Форма Вселенной вообще недоступна большинству людей. На протяжении десятилетий современная космология исходила из предположения, что Вселенная в большом масштабе выглядит одинаково во всех направлениях и что у нее нет предпочтительного направления или местоположения. Но новая научная работа предполагает, что этот основной принцип может быть ошибочным. Вселенная может быть асимметричной и слегка наклоненной в одном направлении, что представляет собой серьезную проблему для стандартной космологической модели, отмечает он. НаукаAlert.

Более точные измерения приносят неопределенность

Сегодняшнее описание Вселенной основано на так называемой модели Lambda CDM, которая сочетает в себе общую теорию относительности, темную энергию, представленную космологической постоянной, и темную материю. Эта модель работает только в том случае, если так называемое описание пространства-времени FLRW действительно, то есть математическое решение уравнений Эйнштейна для Вселенной, которая является однородной и изотропной. Другими словами, если вы посмотрите в любом направлении, вы увидите статистически идентичную вселенную.

Подтверждение этому предположению пришло главным образом благодаря изучению реликтового микроволнового излучения, возникшего примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва. Ее температура невероятно однородна по всему небу, варьируясь лишь на доли процента. Именно это единообразие позволило космологам упростить описание Вселенной и создать чрезвычайно успешную модель, объясняющую образование галактик, космической паутины и ускорение расширения.

Однако все более точные измерения приносят напряжения, которые не укладываются в эту картину. Самым известным является напряжение Хаббла, то есть несоответствие между скоростью расширения Вселенной, оцененной по ранней Вселенной, и значениями, измеренными в ее непосредственной близости. Однако существует еще более фундаментальная проблема, которая прямо противоречит самой идее симметричной Вселенной. Это так называемая космическая дипольная аномалия.

Реликтовое излучение имеет одну существенную особенность. Одна половина неба немного теплее, а противоположная сторона холоднее, примерно на одну тысячную. Этот эффект уже давно объясняют как следствие движения Земли и всей Местной группы галактик относительно остальной Вселенной. Таким образом, сам диполь в реликтовом излучении не мешает модели Lambda CDM. Проблема возникает, когда вы смотрите на распределение материи в пространстве.

Проблема стандартной модели

Уже в 1980-х годах астрономы Джордж Эллис и Джон Болдуин задавались вопросом, должен ли подобный диполь существовать и в распределении очень далеких объектов, таких как радиогалактики и квазары. Если Вселенная действительно симметрична, направление и величина этого диполя массы должны точно соответствовать тому, что мы видим в реликтовом излучении. Этот тест стал известен как тест Эллиса Болдуина, и долгое время его нельзя было выполнить достоверно из-за отсутствия качественных данных.

Ситуация изменилась лишь в последние годы, когда были созданы обширные каталоги удаленных объектов, наблюдаемых в радио- и инфракрасном диапазонах. Результат тревожный. Вселенная не выдержала этого испытания. Диполь в распределении масс имеет другую амплитуду и направление, чем должно было бы иметь по реликтовому излучению. Это расхождение проявляется независимо от используемого прибора, как в данных спутников, так и наземных радиотелескопов, что существенно снижает вероятность того, что оно систематическая ошибка измерения.

Если этот результат верен, это означает, что проблема не просто в каком-то компоненте стандартной модели, а в самом предположении о симметричности Вселенной. Другими словами, описание пространства-времени FLRW может не соответствовать действительности. Это было бы вмешательством, сравнимым с отказом от геоцентрической модели или ньютоновской механики в пользу теории относительности. Исправить такую ​​ошибку путем незначительной корректировки параметров просто невозможно.

В ближайшие годы ситуация станет еще хуже. Новые миссии, такие как Евклид и SPHEREx, а также огромные обсерватории, такие как Обсерватория Веры Рубин и Квадратный километр, принесут беспрецедентное количество данных о распределении материи в космосе. Их анализ больше невозможно проводить без передовых методов машинного обучения, которые позволяют искать тонкие закономерности в огромных наборах данных. Вполне возможно, что сочетание новых наблюдений и искусственного интеллекта приведет к появлению совершенно новой космологической модели.

Читайте больше из категории: Новости