Исследование более 25 миллионов галактик обнаружило странное противоречие в том, как астрономы измеряют плотность Вселенной, и это может поставить под угрозу стандартную модель космологии, которая описывает, как формировалась и развивалась Вселенная.
Это несоответствие, обнаруженное путем измерения искривления света мощными гравитационными полями далеких галактик, говорит о том, что космос менее плотно упакован, чем предсказывалось ранее.
Если измерения окажутся точными, они присоединятся к напряженности Хаббла как еще один серьезный вызов нашим предубеждениям о том, как развивался космос, который может дать дорогу новой физике или даже совершенно иной модели Вселенной. Исследователи опубликовали свои результаты 11 декабря в журнале Physical Review D.
«Мы все еще довольно осторожны», — сказал Майкл Штраус, заведующий кафедрой астрофизических наук Принстонского университета и один из руководителей группы, сделавшей это открытие. «Мы не говорим, что только что обнаружили, что современная космология ошибается. Статистика показывает, что вероятность того, что это всего лишь случайность, составляет один к 20, что убедительно, но не окончательно. Но поскольку мы в астрономическом сообществе приходим к одному и тому же выводу в ходе многочисленных экспериментов, продолжая проводить эти измерения, возможно, мы приходим к выводу, что это реальность».
Согласно стандартной модели космологии, после Большого взрыва молодой космос представлял собой бурлящий плазменный бульон, который начал быстро расширяться под действием невидимой силы, известной как темная энергия. По мере роста Вселенной обычная материя, взаимодействующая со светом, сгустилась вокруг сгустков невидимой темной материи, создав первые галактики, связанные между собой огромной космической паутиной. Сегодня космологи считают, что обычная материя, темная материя и темная энергия составляют около 5 %, 25 % и 70 % Вселенной соответственно.
Однако с этой картиной все чаще возникают проблемы. Чтобы проверить свои модели, астрономы часто сравнивают прошлое и настоящее Вселенной. Их прошлые измерения основаны на космическом микроволновом фоне (CMB), статичном шипении первого света Вселенной, который покинул свой источник (рекомбинирующие атомы) через 380 000 лет после Большого взрыва.
Однако постоянная Хаббла — величина, определяющая скорость расширения Вселенной, — предсказанная на основе МДБ, расходится с расчетами, полученными на основе небесных объектов в современном космосе. Это несоответствие привело к кризису в космологии, известному как «хаббловское напряжение».
Новое расхождение о кусковатости Вселенной связано с числом S8, которое измеряет, насколько сильно материя группируется, или слипается, во Вселенной. Используя спутник Planck для изучения космического микроволнового фона (CMB), астрономы ранее подставили полученные данные в стандартную модель космологии и получили предсказанное значение S8, равное 0,83.
Это противоречит новому измерению S8 с помощью японского телескопа Субару, который изучал, насколько сильно свет искривляется из-за присутствия материи в галактиках. Исследователи взяли его результаты и получили меньшее значение S8 — 0,77. Новый результат был повторен двумя другими коллаборациями, изучающими материю Вселенной с помощью гравитационного линзирования — Dark Energy Survey и Kilo-Degree Survey, — что делает маловероятным получение отдельного аномального результата.
«Мы подтверждаем растущее в сообществе ощущение того, что существует реальное расхождение между измерениями сгущения в ранней Вселенной (измеренными по CMB) и в эпоху возникновения галактик, «всего» 9 миллиардов лет назад», — сказал в заявлении Арун Каннавади, младший научный сотрудник Принстонского университета, участвовавший в анализе.
Хотя эта проблема указывает на еще одну большую дыру в нашем понимании Вселенной, у космологов пока нет отличных способов ее заполнить. Возможно, космологи ошибаются в количестве темной материи во Вселенной или в том, как она сцепляется друг с другом. Может быть, темная энергия менялась в течение жизни Вселенной — такое объяснение позволило бы решить проблемы S8 и Хаббла, внеся изменения в стандартную модель космологии.
Или, что самое интересное, это может означать, что стандартная модель сломана и нуждается в полной замене. Чтобы узнать наверняка, ученые должны провести более точные измерения с помощью еще более мощных телескопов. Два таких претендента — обсерватория Vera C. Rubin в Чили и космический телескоп Nancy Grace Roman, которые должны быть введены в эксплуатацию в 2025 и 2027 годах соответственно.
Нет комментариев