Наша галактика дрейфует в суперпустоте — новая теория решает величайшую загадку астрофизики, но требует изменения теории Эйнштейна

Расширение Вселенной может быть иллюзией: астрофизики нашли объяснение «кризису космологии» внутри гигантской пустоты.

Наша Галактика, Млечный Путь, вместе с соседними звездными системами дрейфует внутри колоссального «супервойда» — области пространства, где плотность материи в разы ниже средних показателей по Вселенной. Группа исследователей предполагает, что именно это местоположение искажает фундаментальные космологические измерения, порождая так называемое «хаббловское напряжение» — расхождение в оценках скорости расширения Вселенной, которое ставит под сомнение Стандартную космологическую модель.

Парадокс постоянной Хаббла: почему цифры не сходятся

Постоянная Хаббла — ключевая величина, описывающая темп расширения космоса и, как следствие, его возраст. Проблема в том, что современные методы дают два разных результата. Измерения по реликтовому излучению (микроволновому «эху» Большого взрыва) указывают на одну скорость. Наблюдения за цефеидами и сверхновыми в близкой к нам Вселенной — на другую, которая выше на 7–8 км/с на мегапарсек. Эта разница не укладывается в рамки общепринятой теории и носит название «напряжение Хаббла».

Войд как гигантская линза для законов физики

Ранее было установлено, что Млечный Путь движется вдоль края локального войда (пустоты) диаметром около 200 миллионов световых лет. Новые расчеты показывают, что эта структура является лишь частью гораздо более масштабного образования — супервойда протяженностью порядка 600 мегапарсек (почти 2 миллиарда световых лет). Внутри таких пустот плотность материи настолько мала, что гравитационное притяжение соседних галактик и скоплений, сконцентрированных на «стенках» пузыря, может создавать эффект ускоренного локального расширения.

Однако стандартная Общая теория относительности (ОТО) Эйнштейна не позволяет объяснить столь значительное влияние локальной пустоты на глобальные космологические параметры. Чтобы преодолеть это противоречие, ученые обратились к альтернативной гравитационной парадигме — Модифицированной ньютоновской динамике (MOND).

Компьютерная симуляция: когда модель работает без ОТО

Ключевой элемент исследования — компьютерное моделирование, которое воспроизвело наблюдаемые аномалии скорости расширения внутри супервойда. Симуляция дала непротиворечивые результаты, но при выполнении двух жестких условий:

• Во-первых, наша Галактика действительно находится в центре или вблизи центра такого супервойда (что пока не подтверждено прямыми наблюдениями в полном объеме).
• Во-вторых, законы гравитации на超大масштабах (от сотен миллионов световых лет) отличаются от предсказаний ОТО.

«Даже если требуемые изменения не будут радикальными, мы вполне можем стать свидетелями первого за более чем столетие надёжного доказательства того, что нам необходимо изменить нашу теорию гравитации», — отмечают авторы работы, опубликованной в рецензируемом журнале.

MOND против темной материи: старый спор в новом свете

MOND — это теория, предложенная десятилетия назад для объяснения аномалий во вращении галактик без привлечения гипотетической темной материи. Вместо поиска невидимых частиц она предполагает, что закон всемирного тяготения Ньютона работает иначе при очень слабых ускорениях. Новое исследование переносит этот спор на космологический уровень, утверждая, что именно модификация гравитации способна разрешить «напряжение Хаббла» внутри гигантских пустот.

В паутине крупномасштабной структуры Вселенной, где вещество стягивается в нити и узлы, неизбежно возникают обширные пустоты. Если наша локальная область — одна из самых больших таких пустот, то все измерения, сделанные «изнутри», будут давать систематическую ошибку. Это не отменяет расширения Вселенной как такового, но заставляет пересмотреть его точную скорость и, возможно, фундаментальные основы гравитации.

Гипотеза о «супервойде» не только предлагает элегантное решение для расхождения в постоянной Хаббла, но и вновь ставит перед научным сообществом вопрос о границах применимости Общей теории относительности. Если последующие наблюдения подтвердят существование столь масштабной пустоты и ее влияние на динамику галактик, физикам придется выбирать между признанием существования экзотических форм материи или пересмотром столетних представлений о гравитации. В любом случае, ответ на «кризис космологии» может быть найден не в далеких галактиках, а в нашем собственном космическом «дворе».