Ці чотири галактичні кластери були серед сотень, проаналізованих у великому опитуванні, щоб перевірити, чи є Всесвіт однаковим у всіх напрямках у великих масштабах. Результати дослідження говорять про те, що концепція "ізотропної" Всесвіту може не повністю відповідати.
(Зображення: © NASA / CXC / Univ. Of Bonn / K. Migkas et al.)
Всесвіт, можливо, не однаковий у всіх напрямках.
Швидкість розширення Всесвіт як видається, нове дослідження залежить від місця до місця. Цей висновок, якщо підтвердиться, змусить астрономів переосмислити, наскільки добре вони розуміють космос.
"Один із стовпів космології - вивчення історії та долі всього Всесвіту - це те, що Всесвіт" ізотропний ", що означає однакове у всіх напрямках", - ведучий автора Константинос Мігкас з Університету Бонна в Німеччині , йдеться у повідомленні. "Наша робота показує, що на цьому стовпі можуть бути тріщини".
Всесвіт постійно розширюється протягом більше 13,8 мільярдів років Великий вибух - і зі швидкістю, завдяки загадковій силі, що називається темною енергією. Рівняння, засновані на загальній теорії відносності Ейнштейна, дозволяють припустити, що це розширення є ізотропним на великих просторових масштабах, пише Мігкас у вівторок (7 квітня) у допис у блозі про нове дослідження.
Спостереження космічний мікрохвильовий фон (CMB), випромінювальне всесвітом випромінювання, що залишилося від Великого вибуху, підтримує це поняття, він додав: "CMB здається ізотропним, і космологи екстраполюють цю властивість самого раннього Всесвіту до нашої нинішньої епохи, майже 14 мільярдів років пізніше ».
Але незрозуміло, наскільки справедлива ця екстраполяція, підкреслив він, зазначивши це темна енергія є домінуючим фактором еволюції Всесвіту протягом останніх 4 мільярдів років. "Принципова природа темної енергії ще не дозволила астрофізикам зрозуміти це правильно", - писав Мігкас. "Тому припущення, що воно є ізотропним, - це майже стрибок віри. Це підкреслює нагальну потребу розслідувати, чи є сьогоднішній Всесвіт ізотропним чи ні".
Нове дослідження повідомляє про результати одного такого дослідження. Мігкас та його колеги вивчали 842 скупчення галактик, найбільша гравітаційно пов'язана структура у Всесвіті, використовуючи дані, зібрані трьома космічними телескопами: рентгенівською обсерваторією Чандра НАСА, європейською компанією XMM-Newton та вдосконаленим супутником космології та астрофізики, спільним японцем США. місія, яка закінчилася в 2001 році.
Дослідники визначали температуру кожного кластеру, аналізуючи рентгенівські викиди, що надходять із величезних родовищ гарячого газу всередині них. Вони використовували цю температуру для оцінки притаманної рентгенівській світимості кожного кластеру, не потребуючи врахування космологічних змінних, таких як швидкість розширення Всесвіту.
Потім дослідники порахували рентгенівську світність для кожного кластера по-різному, той, що вимагав знання про розширення Всесвіту. Це виявило очевидні темпи розширення по всьому небу - і ці показники не скрізь збігалися.
"Нам вдалося визначити регіон, який, схоже, розширюється повільніше, ніж решта Всесвіту, і той, який, здається, розширюється швидше!" Мігкас написав у дописі блогу. "Цікаво, що наші результати погоджуються з кількома попередні дослідження які використовували інші методи, з тією різницею, що ми визначили цю «анізотропію» на небі зі значно більшою впевненістю та використовуючи предмети, що охоплюють все небо більш рівномірно ».
Цілком можливо, що цей результат має відносно прозаїчне пояснення. Наприклад, можливо, кластери галактик в аномальних областях важко гравітаційно тягнуться іншими кластерами, що створює ілюзію різної швидкості розширення.
Такі ефекти спостерігаються на менших просторових масштабах у Всесвіті, вважають дослідники. Але нове дослідження зондує скупчення, що знаходяться на відстані 5 мільярдів світлових років, і незрозуміло, чи можуть гравітаційні буксири перемогти сили розширення на такі величезні відстані, додали вони.
Якщо спостережувані відмінності в швидкості розширення дійсно реальні, вони можуть виявити інтригуючі нові подробиці про те, як працює Всесвіт. Наприклад, можливо, сама темна енергія змінюється від місця до місця у космосі.
"Було б чудово, якби в різних частинах Всесвіту було виявлено, що темна енергія має різну силу", - сказав співавтор дослідження Томас Рейпріх, також університет Бонна. "Однак потрібно буде набагато більше доказів, щоб виключити інші пояснення та зробити переконливу справу".
Нове дослідження з’являється у випуску журналу «Астрономія та астрофізика» за квітень 2020 року. Ви можете прочитати його безкоштовно на веб-сайті переддруку arXiv.org.
- Як Всесвіт може розширюватися швидше, ніж швидкість світла?
- Наш рентгенівський всесвіт: дивовижні фотографії з рентгенівської обсерваторії Чандра НАСА
- 7 дивовижних речей про Всесвіт
