Ученые нашли, что ускорение расширения Вселенной анизотропно

Наблюдаемое ускорение расширения Вселенной, определяемое по изменению постоянной Хаббла, было приписано загадочной «темной материи», на которую, предположительно, приходится примерно 70 процентов Вселенной. Однако в новой работе профессор Субир Саркар из Центра теоретической физики им. Рудольфа Пайерлса, Оксфордский университет, Великобритания, вместе с международной командой коллег показал на примере 740 сверхновых типа Ia, что это ускорение является местным эффектом – оно проявляется вдоль направления нашего движения относительно реликтового излучения (которое демонстрирует аналогичную диполярную анизотропию). И хотя физическая причина этого ускорения остается неизвестной, она не может быть приписана темной энергии, которая вызывала бы аналогичное ускорение во всех направлениях равномерно.

Профессор Саркар объясняет: «Космологическая Стандартная модель базируется на предположении, что Вселенная изотропна для всех наблюдателей. Этот космологический принцип выводится из принципа Коперника – состоящего в том, что ни один наблюдатель не может занимать какое-то особенное положение во Вселенной. Это позволяет значительно упростить математическую конструкцию космологической модели, используя Общую теорию относительности Эйнштейна. Однако при попытке интерпретации данных на основе этого допущения мы приходим к удивительному выводу о том, что примерно 70 процентов Вселенной приходится на космологическую постоянную Эйнштейна, или «темную энергию». Некоторые ученые связывают это с квантовыми флуктуациями вакуума, однако масштаб энергии этих колебаний задается параметром H0, то есть текущей скоростью расширения Вселенной. Задаваемые таким образом энергии примерно в 10^44 раз ниже тех энергий, с которыми имеет дело Стандартная модель физики элементарных частиц – хорошо известная квантовая теория поля, которая довольно успешно описывает все известные субатомные явления. Нулевые колебания вакуума с такой гигантской плотностью энергии не позволили бы сформироваться нашей Вселенной в том виде, в каком мы ее сейчас наблюдаем. Сюда добавляется также вопрос «почему только сейчас?», то есть, почему темная энергия начала доминировать во Вселенной лишь относительно недавно? Ею можно было пренебречь в ранние эпохи существования Вселенной, а именно в то время, когда возраст нашего мира составлял примерно 400 000 лет, когда первичная плазма остыла до температуры, позволяющей формироваться атомам, и было высвобождено реликтовое излучение (поэтому реликтовое излучение не демонстрирует непосредственной чувствительности по отношению к темной энергии»).

Для проверки гипотезы темной материи профессор Саркар и его коллеги изучили набор из 740 сверхновых, входящих в каталог Joint Lightcurve Analysis (JLA), на предмет однородности ускорения расширения Вселенной. Полученные в результате статистической обработки данные представлены на графике, и они демонстрируют с уровнем статистической значимости 3,9 сигмы дипольную анизотропию ускорения, в то время как монопольное (изотропное) ускорение исключается с уровнем значимости 1,6 сигмы.

На графике: Дипольный характер параметра «распределения замедления», используемого авторами в работе, определяется величиной qd, а монопольный, соответствующий изотропному ускорению – величиной q0. Из графика видно, что поле наиболее вероятных соотношений между этими величинами (темно-красное поле) лежит в области высоких отрицательных значений qd и близких к нулю значений q0, в то время как соотношение этих величин, соответствующее Стандартной космологической модели (q0 = -0,55; qd = 0, отмечено синей звездой в левой верхней части графика), является практически невероятным, исходя из изученной выборки.

Исследование опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.

Источник:https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=20191130110115