Изображение предоставлено РАН
В последние годы астрономы получили подробные измерения космического микроволнового фонового излучения - «эхо» от рождения Вселенной во время Большого взрыва.
Эти результаты, как представляется, с удивительной точностью указывают на то, что в нашей Вселенной господствуют таинственная «холодная темная материя» и «темная энергия». Но теперь группа британских астрономов нашла доказательства того, что изначальные микроволновые эхо-сигналы могли быть изменены или «искажены» во время их 13-миллиардного путешествия на Землю.
Результаты работы команды из Университета Дарема, возглавляемой профессором Томом Шенксом, основаны на новом анализе данных со спутника НАСА "Уилкинсон-микроволновая анизотропия" (WMAP).
Команда обнаружила, что близлежащие скопления галактик, по-видимому, лежат в областях неба, где микроволновая температура ниже средней. Такое поведение можно объяснить, если горячий газ в скоплениях галактик взаимодействовал с фотонами Большого взрыва, когда они проходили мимо, и искажал информацию, содержащуюся в этом эхо первичного огненного шара. Российские физики Р. А. Суняев и Я. Б. Зельдович предсказал такой эффект в начале 1970-х годов, вскоре после открытия космического микроволнового фонового излучения.
Этот эффект Суньяева-Зельдовича ранее наблюдался в случаях подробных наблюдений микроволнового фона в окрестности нескольких богатых скоплений галактик, и сами команды WMAP сообщили, что видели эффект в своих собственных данных, вблизи центров скоплений.
Теперь команда Дарема нашла доказательства того, что горячий газ в скоплениях может влиять на микроволновые фоновые карты в радиусе почти 1 градуса от центров скоплений галактик, гораздо большей площади, чем было обнаружено ранее. Это говорит о том, что положения «кластеров кластеров» или «сверхскоплений» могут также совпадать с более холодными точками в структуре микроволновых фоновых флуктуаций.
«Фотоны в микроволновом фоновом излучении рассеиваются электронами в соседних кластерах», - сказал профессор Шанкс. «Это вызывает важные изменения в излучении к тому времени, когда оно достигает нас».
«Если скопления галактик, расположенные в нескольких миллиардах световых лет от Земли, также имеют такой же эффект, то мы должны рассмотреть вопрос о том, необходимо ли изменить нашу интерпретацию спутниковых карт микроволнового фонового излучения».
Если результат Дарема будет подтвержден, то последствия для космологии могут быть весьма значительными. Сигнатура темной энергии и темной материи заключается в детальной структуре ряби, обнаруженных на микроволновом фоне, крошечных вариациях температуры, которые были созданы в то время, когда радиус Вселенной был в тысячу раз меньше, чем сегодня.
Если эта изначальная картина была искажена процессами, происходящими в недавнем прошлом, задолго до образования галактик и скоплений галактик, то это, в лучшем случае, усложнит интерпретацию микроволнового эха и, в худшем случае, начнет подрывать предыдущие доказательства и темная энергия, и холодная темная материя.
«Сила этих замечательных данных WMAP заключается в том, что они указывают на то, что интерпретация микроволнового фона« эхо »может быть менее простой, чем считалось ранее», - сказал член команды сэр Арнольд Вольфендейл (ранее Астроном Ройал).
Команда WMAP уже сообщила, что их измерения микроволнового эха Большого взрыва могли быть скомпрометированы процессом формирования галактики на промежуточном этапе в истории Вселенной. Они представили доказательства того, что газ, нагретый первородными звездами, галактиками и квазарами, мог также повредить микроволновый сигнал, когда Вселенная была в 10 или 20 раз меньше, чем в настоящее время. Таким образом, результаты WMAP и Дарема позволяют предположить, что микроволновое эхо Большого взрыва, возможно, должно было преодолеть гораздо больше препятствий на пути к Земле, чем предполагалось ранее, с последующим возможным искажением первичного сигнала.
«Наши результаты могут в конечном итоге подорвать веру в то, что во Вселенной преобладают неуловимые частицы холодной темной материи и еще более загадочная темная энергия», - сказал профессор Шанкс.
Хотя данные наблюдений для стандартной модели космологии остаются сильными, модель содержит очень неудобные аспекты. Они возникают в первую очередь потому, что в его основе лежат две «неоткрытые физики» - холодная темная материя и темная энергия - ни одна из которых не была обнаружена в лаборатории. Действительно, введение этих двух новых компонентов значительно увеличивает сложность стандартной инфляционной модели Большого взрыва.
Проблемы темной энергии уходят особенно глубоко: например, ее наблюдаемая плотность настолько мала, что она может быть квантово-механически нестабильной. Это также создает проблемы для теорий квантовой гравитации, которые предполагают, что мы можем жить во Вселенной с 10 или 11 измерениями, все они сжаты, за исключением трех в пространстве и одного во времени.
Поэтому многие теоретики хотели бы выбрать путь выхода из сегодняшней стандартной модели космологии, и еще неизвестно, как далеко зайдут эти наблюдения, обсуждаемые группой Дарема, в этом направлении. Но если они верны, они предполагают, что слухи о том, что мы живем в «новой эре точной космологии», могут оказаться преждевременными!
Первоначальный источник: выпуск новостей РАН
