Космическая пустота... Находится ли наш Млечный Путь в огромном пузыре с вдвое меньшим количеством звезд, газов и галактик, чем в остальной части космоса? Если это так, то это может решить одну из великих загадок астрономии. И это потому, что такое истончение нашего космического окружения сможет объяснить, почему измерения космического расширения достигают очень разных значений в зависимости от метода, пишет один исследователь.
Насколько репрезентативна космическая среда Млечного Пути? Может ли она искажать измерения космического расширения? © LuCaAr/ iStock
Вселенная расширяется с момента Большого взрыва - с тех пор галактики, газовые облака и звезды стремительно расходятся. Потенциальная движущая сила этого космического расширения - загадочная темная энергия, своего рода аналог гравитации. А скорость расширения может быть определена с использованием постоянной Хаббла.
Необъяснимые расхождения
Но именно в этом и заключается проблема: до сих пор астрономы определяют совершенно разные значения постоянной Хаббла. Данные в форме космического фонового излучения из первых дней существования вселенной позволяют определить постоянную Хаббла в примерно 67 километров в секунду на мегапарсек. Но измерения, использующие сверхновые, гравитационные линзы и переменные звезды, так называемые цефеиды, дают значения постоянной Хаббла в диапазоне от 72 до 74 - и, следовательно, расширение происходит гораздо быстрее.
И чем больше измерений проводят астрономы, тем больше это расхождение подтверждается. «В последние годы эти оба значения становятся все более и более точными, и, тем не менее, они явно различаются», - объясняет Лукас Ломбрайзер из Женевского университета. Это не только поднимает вопрос о том, не затаилась ли где-то фундаментальная ошибка, но и ставит под вопрос общие космологические модели. Ибо модели предполагают, что расширение в раннем космосе не должно существенно отличаться от сегодняшнего.
Галактики и другие космические структуры в радиусе около 200 миллионов световых лет вокруг Млечного Пути. © Richard Powell / atlasoftheuniverse.com, CC-by-sa 2.5
Но как объяснить эти расхождения? Некоторые исследователи предполагают, что за этими отклонениями может стоять новая физика - процессы, выходящие за рамки нашей нынешней стандартной модели. Например, эффект темной энергии может оказаться менее постоянным, чем считалось ранее.
Локальная вселенная более пуста, чем остальные ее части?
Ломбрайзер предлагает совершенно новое объяснение. Он провел исследование, могут ли эти расхождения объяснить флуктуации плотности вещества в космосе. Ведь до сих пор астрономы предполагали при калибровка своих «линеек» для определения расстояния до цефеид и других объектов, что плотность вещества повсюду в космосе примерно одинакова - по крайней мере, если охватывать большие участки пространства. И это также подтверждается измерениями космического фонового излучения.
Но в меньших масштабах вполне вероятны и порожние участки. Спектроскопическое картирование движений галактик несколько лет назад обнаружило доказательство того, что наш Млечный Путь располагается в локальной пустоте - области размером около миллиарда световых лет с плотностью материала ниже средней. И именно этим Ломбрайзер пытается объяснить странные отклонения постоянной Хаббла.
Размером в 250 миллионов световых лет
Согласно расчетам астронома, «пустой» пузырь должен иметь размер около 250 миллионов световых лет и плотность вещества в нем должна быть в два раза меньше плотности остального космоса. Этого было бы достаточно, чтобы исказить измерения расстояний до цефеид и сверхновых. Ведь эталонные объекты для этих измерений находятся в локальной вселенной и, следовательно, в середине этой разреженной области.
«Вероятность такого колебания материи в этом масштабе составляет от 1: 5 до 1:20», - пишет Ломбрайзер. - «Это означает, что это не что иное, как теоретический воздушный затвор - во вселенной есть целый ряд областей, подобных нашей». И если включить этот локальный пузырь в калибровку космической «линейки», то это может помочь устранить расхождения в значениях константы Хаббла. Потому что тогда можно будет даже и в измерениях на основе цефеид или сверхновых прийти к таким же значениям, как и на основе космического микроволнового фона.
Надежда на ELT
Идея пузыря как фактора помех не нова - ученые и раньше постулировали это как возможное объяснение странных значений расширения вселенной. Однако до сих пор нет четких доказательств того, что расхождения в постоянной Хаббла действительно связаны с таким локальным эффектом. Поэтому астрономы надеются получить больше информации от будущих телескопов, таких как Extremely Large Telescope (ELT) в чилийской пустыне Атакама. Этот телескоп с 2024 года впервые позволит напрямую измерять космическое расширение в реальном времени.
Но до тех пор загадка постоянной Хаббла и космического расширения, вероятно, так и останется нерешенной.
0
