Космическая пустота: новые доказательства в космологии
Ночное небо, усыпанное мириадами звезд, создает иллюзию, что Вселенная равномерно заполнена материей. Однако современные исследования показывают, что это не так. Некоторые ученые приходят к выводу: мы можем находиться внутри гигантской космической пустоты — области, где плотность вещества на 20% ниже средней. Эта гипотеза не только меняет наше представление о локальной Вселенной, но и предлагает решение одного из самых острых кризисов в современной космологии — так называемого напряжения Хаббла.
Недавнее исследование, опубликованное в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, добавляет новые доказательства в пользу этой теории. Анализируя «звуки» ранней Вселенной — барионные акустические осцилляции (BAO), — ученые пришли к выводу, что наше положение внутри войда (космической пустоты) может объяснить, почему локальная Вселенная расширяется быстрее, чем предсказывает стандартная космологическая модель.
Кризис космологии: напряжение Хаббла
Современная космология опирается на модель ΛCDM (лямбда-холодная темная материя), которая успешно описывает эволюцию Вселенной, начиная с момента ее рождения. Однако в последние годы возникло серьезное противоречие: измерения скорости расширения Вселенной (постоянной Хаббла) в локальной области дают значение примерно на 10% выше, чем предсказывает экстраполяция данных реликтового излучения (CMB, Cosmic Microwave Background).
Этот разрыв, известный как напряжение Хаббла, ставит под сомнение точность ΛCDM. Если расхождение не случайно, значит, в нашей картине мироздания есть серьезный пробел.
Как звуки ранней Вселенной раскрывают тайны космоса
Ключ к пониманию этого противоречия лежит в изучении реликтового излучения — «эха» Большого взрыва. В ранней Вселенной звуковые волны создавали области разной плотности, которые сегодня видны как температурные флуктуации в CMB. Эти колебания, называемые барионными акустическими осцилляциями (BAO), запечатлелись в распределении галактик и служат «стандартной линейкой» для измерения расширения Вселенной.
Если мы находимся внутри войда, гравитационное влияние окружающих плотных областей должно искажать BAO, делая их видимыми под большим углом, чем ожидается. Именно это и обнаружили авторы исследования, сравнив данные наблюдений за последние 20 лет с моделями, учитывающими и игнорирующими локальную пустоту.
Результаты: пустота объясняет аномалии
Анализ показал, что модель с войдом на 100 миллионов раз вероятнее, чем стандартная ΛCDM без учета локальной неоднородности. Статистическая значимость расхождения достигает 3,8 сигма, что эквивалентно 13 подряд выпавшим «орлам» при подбрасывании монеты.
Кроме того, BAO-данные при низком красном смещении (близких расстояниях) демонстрируют именно тот избыточный угловой размер, который предсказывает гипотеза пустоты. Это согласуется с более быстрым локальным расширением, что и является сутью напряжения Хаббла.
Будущие исследования
Хотя доказательства выглядят убедительно, окончательный вердикт потребует более точных измерений BAO, особенно вблизи (при низком красном смещении). Также важно уточнить возраст Вселенной, поскольку локальный войд не должен влиять на глобальные оценки, основанные на древних звездах Млечного Пути.
Если гипотеза подтвердится, это будет означать, что мы живем в уникальном «пузыре» разреженной материи, что заставит пересмотреть наши представления о крупномасштабной структуре космоса. В любом случае, напряжение Хаббла продолжает будоражить умы ученых, обещая новые открытия в ближайшие годы.