Земля находится в центре «дыры» во Вселенной? Как одна смелая теория пытается разрешить главный парадокс Вселенной
Представьте, что вы пытаетесь измерить скорость течения реки. Вы бросаете поплавок у истока и засекаете время. Затем измеряете скорость воды прямо у своих ног. И вдруг обнаруживаете, что цифры не сходятся. Именно с такой, но уже космической, головоломкой столкнулись современные астрофизики. Вселенная, как оказалось, расширяется не так, как предсказывает наша самая стройная теория. И самое странное — разгадка может крыться в нашем собственном «космическом адресе».
Две Вселенные в одной: проблема постоянной Хаббла
Всё началось почти сто лет назад, когда Эдвин Хаббл обнаружил, что галактики разбегаются от нас, и чем они дальше, тем быстрее. Это стало фундаментом теории Большого взрыва. Скорость этого разбегания описывается «постоянной Хаббла» — одной из ключевых констант в космологии. Зная её точное значение, мы можем вычислить возраст и судьбу всей Вселенной.
Проблема в том, что у нас есть два невероятно точных, но противоречащих друг другу способа её измерить.
- Взгляд в прошлое. Ученые анализируют реликтовое излучение — своего рода «эхо» Большого взрыва, свет самой ранней Вселенной. Наблюдения, например, с помощью космического телескопа «Планк», позволяют создать модель, которая предсказывает, какой должна быть скорость расширения сегодня.
- Взгляд на соседей. Астрономы измеряют расстояния до близких галактик и сверхновых звезд и смотрят, как быстро они от нас удаляются прямо сейчас.
И вот тут-то и возникает «проблема постоянной Хаббла» (Hubble tension). Измерения в нашей локальной части космоса показывают, что Вселенная расширяется примерно на 9% быстрее, чем предсказывает модель, основанная на данных о ранней Вселенной. Это не просто статистическая погрешность. Это фундаментальный разрыв, трещина в нашем понимании космоса, намекающая, что наша Стандартная космологическая модель чего-то не учитывает.
Неужели мы живем в дыре? Теория локальной пустоты
Что, если проблема не в теории и не в измерениях, а в нас самих? А точнее — в нашем местоположении. Новое исследование, представленное на Национальном астрономическом собрании в Дареме, предлагает дерзкое, но элегантное решение: наша галактика Млечный Путь, вместе со всеми ближайшими соседями, находится внутри гигантской космической пустоты.
Что такое «пустота» в космологическом смысле? Это не абсолютный вакуум. Это огромная область — радиусом около миллиарда световых лет — где плотность материи примерно на 20% ниже, чем в среднем по Вселенной. Проще говоря, мы живем в менее «населённом» районе космоса.
Как это решает проблему? Позвольте объяснить с помощью простой аналогии. Представьте, что вы стоите в центре неглубокой впадины на гигантском резиновом полотне. Материя за пределами этой впадины, где «полотно» плотнее, будет своей гравитацией оттягивать всё от вас к себе. Из-за этого объекты, находящиеся рядом с вами, будут удаляться быстрее, чем если бы вы стояли на идеально ровной поверхности.
Так и в космосе: более плотные области за пределами нашей локальной пустоты притягивают материю, создавая эффект «ускоренного» локального расширения. Для нас, наблюдателей изнутри, это выглядит так, будто постоянная Хаббла выше, чем она есть на самом деле в среднем по Вселенной. Это локальный эффект, который не противоречит данным о раннем, более однородном космосе.
Шепот Большого взрыва: новое доказательство
Идея о гигантской пустоте не нова и, честно говоря, довольно спорна. Стандартная модель космологии предполагает, что на таких масштабах Вселенная должна быть более-менее однородной. Найти такую огромную «дыру» — большая удача, или, как скажут скептики, статистическая аномалия. Прямые подсчеты галактик вроде бы намекают, что в нашем уголке их действительно меньше, но этого было недостаточно.
И вот здесь на сцену выходит главный козырь нового исследования — барионные акустические осцилляции (БАО). Звучит сложно, но суть изящна. В первые мгновения после Большого взрыва Вселенная была плотным «супом» из частиц и излучения, по которому распространялись звуковые волны — тот самый «звук Большого взрыва». Когда Вселенная остыла, эти волны «застыли», оставив после себя характерные рябь в распределении материи.
Сегодня эти застывшие волны служат для астрономов своего рода «космической стандартной линейкой». Изучая их видимый размер на разных расстояниях, можно с высокой точностью восстановить историю расширения космоса.
Так вот, авторы нового исследования показали, что если мы смотрим на эту «линейку» изнутри гигантской пустоты, её видимые размеры немного искажаются. Искажения, предсказанные моделью с пустотой, идеально совпали с реальными наблюдениями БАО за последние 20 лет. Насколько идеально? По расчетам ученых, модель, в которой мы находимся в пустоте, в сто миллионов раз более вероятна, чем стандартная модель однородной Вселенной. Это невероятно сильный аргумент.
Что дальше? Переписываем карту Вселенной
Конечно, одна работа, пусть и столь убедительная, не ставит точку в споре. Наука так не работает. Теперь исследователям предстоит проверить свою модель с пустотой другими методами. Например, с помощью «космических хронометров» — изучения старых, «мертвых» галактик, которые давно перестали формировать звезды. Возраст таких галактик можно определить довольно точно, а сопоставив его с их красным смещением (показателем расширения Вселенной), получить еще один независимый взгляд на историю космоса.
Если теория подтвердится, это будет означать нечто большее, чем просто решение численной головоломки. Это изменит наше представление о собственном месте во Вселенной. Оказывается, мы живем не в «типичном» районе космоса, а в своего рода гигантской космической долине. И эта особенность нашего дома долгое время вводила нас в заблуждение относительно истинных законов, управляющих мирозданием. Возможно, мы стоим на пороге уточнения нашей карты Вселенной, на которой наш дом будет отмечен как весьма необычное место.
