Гравитационное линзирование может ответить на вопрос однородности Вселенной
Исследование, опубликованное в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP), предлагает новый метод проверки космологического принципа, который утверждает, что Вселенная в больших масштабах однородна и изотропна.
Этот принцип является краеугольным камнем современной космологии и лежит в основе Стандартной модели, объясняющей происхождение, эволюцию и текущее состояние Вселенной. Однако ряд наблюдений, таких как аномалии в скорости расширения Вселенной и данные космического микроволнового фонового излучения, ставят под сомнение абсолютную справедливость этого принципа.
Авторы исследования, возглавляемые астрофизиком Джеймсом Адамом из University of the Western Cape, разработали методологию, основанную на использовании слабого гравитационного линзирования. Этот эффект, предсказанный общей теорией относительности, заключается в искажении света от далеких галактик под действием гравитации материи, находящейся на его пути. Слабое линзирование позволяет изучать распределение материи во Вселенной и, следовательно, проверять её изотропию.
В рамках слабого линзирования выделяются два типа сигналов: E-моды и B-моды. E-моды связаны с распределением материи в изотропной и однородной Вселенной, тогда как B-моды обычно очень слабы и не должны проявляться в больших масштабах в изотропной Вселенной.
Наличие B-мод может указывать на анизотропию, но их простого наблюдения недостаточно для подтверждения этого, так как они могут быть результатом ошибок измерений или вторичных эффектов.
Авторы исследования сосредоточились на анализе кросс-корреляции между E- и B-модами. Они разработали модель, которая предсказывает, как анизотропия может вызвать корреляцию между этими двумя типами сигналов. Если такая корреляция будет обнаружена в данных, это может стать доказательством анизотропного расширения Вселенной.
Для проверки своей гипотезы авторы планируют использовать данные космического телескопа Euclid, запущенного в 2023 году. Этот инструмент предоставляет изображения космоса с беспрецедентной точностью и разрешением, что делает его идеальным для поиска анизотропии.
Euclid уже начал предоставлять данные, и авторы исследования намерены применить свою методологию к этим наблюдениям. Если анизотропия будет подтверждена, это потребует пересмотра Стандартной модели космологии.
В зависимости от степени анизотропии, это может быть как небольшое уточнение существующих моделей, так и фундаментальный пересмотр наших представлений о Вселенной.
Подтверждение анизотропии также поднимает вопросы о ее причинах. Возможно, это связано с неизвестными физическими процессами или свойствами темной энергии и темной материи. В любом случае, такие работы откроют новую главу в космологии и могут привести к революционным изменениям в нашем понимании структуры и эволюции Вселенной. Однако для окончательных выводов потребуется больше данных и независимых проверок, что делает будущие наблюдения с такими инструментами, как Euclid, крайне важными.