Может ли Вселенная вращаться?

У всех планет, их спутников, у звезд, даже у самой галактике есть одна общая черта: они вращаются. Итак, возникает резонный вопрос —  вращается ли вселенная тоже? Это та тайна, которую космологи тщательно изучают, потому что она может рассказать нам о фундаментальной природе вселенной.

«Это очень абстрактный вопрос, как и большая часть космологии, но те из нас, кто изучает космологию, думают, что это способ изучения фундаментальной физики», — сказала Тесс Джаффе, астрофизик из Университета Мэриленда и ассистент-исследователь в центре космических полетов Годдарда, НАСА. «Есть определенные вещи, которые мы не можем проверить в лаборатории на Земле, поэтому мы изучаем вселенную и геометрию вселенной, что может рассказать нам кое-что о фундаментальной физике».

Ученые, размышляя об фундаментальной природе вселенной, исходили из предположения, что вселенная не вращается и не является изотропной, то есть она выглядит одинаково во всех направлениях. Это предположение согласуется с уравнениями Эйнштейна, но не требуется ими. Исходя из этого, ученые создали стандарт космологической модели, которая описывает вселенную.

«Это предположение действительно закодировано в том, как мы выполняем наши расчеты, как мы анализируем наши данные, как мы делаем много других вещей», говорит Даниела Сааде, научный сотрудник Школы физики и астрономии в Университет Ноттингема. «Но мы должны проверить это.  Мы не можем просто надеяться на лучшее».

Чтобы увидеть, были ли эти предположения о Вселенной и ее фундаментальной физике верны, ученые собрали наблюдения, чтобы проверить их модели. В частности, они использовали свет от космического микроволнового фона, или реликтового излучения — это равномерно заполняющее вселенную тепловое излучение, возникшее в эпоху первичной рекомбинации водорода.

Этот свет самый старый, который мы можем наблюдать — испущенный всего через 380 000 лет после Большого взрыва — и он является сокровищницей информации для космологов, изучающих вселенную.

Реликтовое излучение выглядит почти одинаково во всех направлениях, но есть небольшие изменения его температуры, всего в тысячных долях, которые были затронуты историей, содержанием и геометрией вселенной. Изучая эти различия, ученые могут увидеть, была ли Вселенная деформирована каким-либо образом, что предполагает вращение или расширение, которое увеличивается в одном направлении больше, чем в другом. Измерения поляризации света — по существу, его ориентации — могут также предоставить информацию о геометрии вселенной.

В итоге ученые обнаружили, что реликтовое излучение не показывает никаких свидетельств того, что Вселенная вращается. Кроме того, вероятность того, что вселенная изотропна, составляет 120 000 к 1, что означает, что она выглядит одинаково, независимо от того, в каком направлении вы смотрите, согласно исследованию 2016 года. Другое исследование показало, что с вероятностью 95% Вселенная является однородной, то есть везде она одинакова в больших масштабах.

Все эти исследования предполагают, что вселенная в основном однородна и не вращается. Этот вывод вряд ли изменится. Будущие измерения поляризации реликтового излучения могут улучшиться в ближайшие несколько десятилетий, но новые данные вряд ли будут оспаривать предыдущие результаты.