Эти четыре скопления галактик были среди сотен проанализированных в большом обзоре, чтобы проверить, одинакова ли Вселенная во всех направлениях в больших масштабах. Результаты исследования показывают, что концепция «изотропной» вселенной может не полностью соответствовать.
(Изображение: © NASA / CXC / Univ. Бонна / К. Мигкас и др.)
Вселенная не может быть одинаковой во всех направлениях в конце концов.
Скорость расширения Вселенная По-видимому, меняется от места к месту, сообщает новое исследование. Эта находка, в случае подтверждения, заставит астрономов пересмотреть, насколько хорошо они понимают космос.
«Одним из столпов космологии - изучения истории и судьбы всей вселенной - является то, что вселенная« изотропна », то есть во всех направлениях одинакова», - пишет ведущий автор исследования Константинос Мигкас из Боннского университета в Германии. , сказано в заявлении, «Наша работа показывает, что в этой колонне могут быть трещины».
Вселенная непрерывно расширялась на протяжении более 13,8 миллиардов лет, с тех пор большой взрыв - и с ускоряющейся скоростью благодаря таинственной силе, называемой темной энергией. Уравнения, основанные на общей теории относительности Эйнштейна, предполагают, что это расширение изотропно в больших пространственных масштабах, написал Мигкас во вторник (7 апреля) в Сообщение блога о новом исследовании.
Наблюдения за космический микроволновый фон (CMB), всепроникающее излучение, оставшееся от Большого взрыва, поддерживает это понятие, добавил он: «CMB, кажется, изотропен, и космологи экстраполируют это свойство очень ранней вселенной на нашу нынешнюю эпоху, почти 14 миллиардов лет». потом."
Но неясно, насколько правомерна эта экстраполяция, подчеркнул он, отметив, что темная энергия был доминирующим фактором в эволюции Вселенной в течение последних 4 миллиардов лет или около того. «Непонятная природа темной энергии еще не позволила астрофизикам правильно ее понять», - писал Мигкас. «Поэтому предполагать, что он изотропен, на данный момент является почти прыжком веры. Это подчеркивает настоятельную необходимость выяснить, изотропна ли сегодняшняя вселенная или нет».
Новое исследование сообщает о результатах одного такого исследования. Мигкас и его коллеги учились 842 скопления галактиккрупнейшие гравитационно связанные структуры во вселенной, использующие данные, собранные тремя космическими телескопами: рентгеновская обсерватория Чандра НАСА, европейский XMM-Ньютон и усовершенствованный спутник космологии и астрофизики, совместный проект «Япония-США». миссия, которая закончилась в 2001 году.
Исследователи определяли температуру каждого кластера, анализируя рентгеновские излучения, исходящие от огромных полей горячего газа внутри них. Они использовали эту информацию о температуре для оценки присущей каждому кластеру рентгеновской светимости без необходимости учитывать космологические переменные, такие как скорость расширения Вселенной.
Затем исследователи рассчитали яркость рентгеновского излучения для каждого кластера по-разному, что требовало знания о расширении Вселенной. Это выявило явные темпы расширения по всему небу - и эти показатели не везде совпадали.
«Нам удалось определить регион, который, кажется, расширяется медленнее, чем остальная часть вселенной, и тот, который, кажется, расширяется быстрее!» Мигкас написал в блоге. «Интересно, что наши результаты согласуются с несколькими предыдущие исследования которые использовали другие методы, с той разницей, что мы идентифицировали эту «анизотропию» в небе с гораздо большей достоверностью и использовали объекты, охватывающие все небо более равномерно ».
Возможно, этот результат имеет относительно прозаическое объяснение. Например, возможно, скопления галактик в аномальных областях гравитационно притягиваются другими скоплениями, создавая иллюзию другой скорости расширения.
Исследователи утверждают, что такие эффекты наблюдаются в меньших пространственных масштабах во Вселенной. Но новое исследование исследует скопления на расстоянии до 5 миллиардов световых лет, и неясно, могут ли гравитационные рычаги сокрушить силы расширения на таких огромных расстояниях, добавили они.
Если наблюдаемые различия в скорости расширения действительно реальны, они могут раскрыть интригующие новые подробности о том, как работает вселенная. Например, может быть, сама темная энергия варьируется от места к месту по всему космосу.
«Было бы замечательно, если бы было обнаружено, что темная энергия имеет разные силы в разных частях вселенной», - говорится в том же заявлении соавтор исследования Томас Рейприх, также из Боннского университета. «Однако для исключения других объяснений и убедительных аргументов потребуется гораздо больше доказательств».
Новое исследование появилось в выпуске журнала «Астрономия и астрофизика» за апрель 2020 года. Вы можете прочитать его бесплатно на сайте онлайн препринт arXiv.org.
- Как может вселенная расширяться быстрее скорости света?
- Наша рентгеновская вселенная: удивительные фотографии рентгеновской обсерватории Чандра НАСА
- 7 удивительных вещей о вселенной
