Физики «отказали» Вселенной во вращении и вытягивании

Физики из Университетского и Имперского колледжей Лондона провели самый широкий поиск отклонений от однородности расширения Вселенной. Он включал в себя одновременно и случаи, когда Вселенная расширяется в разных направлениях с разной скоростью, и случаи, когда Вселенная оказывалась закрученной из-за вращения. На основе данных телескопа «Планк» ученые сделали вывод о том, что шанс неоднородности Вселенной в общем случае — один из 121 тысячи. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters (препринт), кратко о нем сообщает пресс-релиз Имперского колледжа.

Изотропность и однородность крупномасштабной Вселенной лежит в основе современной космологической модели Лямбда-CDM, которая считается среди астрономов наиболее авторитетной. С ее помощью физики предсказывают эволюцию и расширение Вселенной, оценивают долю темной материи и энергии. Одной из важных характеристик модели является ее геометрия — она связана с решением уравнений Общей теории относительности. Геометрия может сильно поменяться, если отказаться от требований космологического принципа (в любой точке пространства Вселенная выглядит в среднем одинаково во всех направлениях). Это может изменить предсказания космологических моделей.

Чтобы подтвердить правомерность использования космологического принципа, астрофизики используют данные о реликтовом излучении. Оно возникло в ранней Вселенной, в эпоху первичной рекомбинации (через 400 тысяч лет после Большого Взрыва) и наблюдается в радиодиапазоне из-за тысячекратного красного смещения. Наблюдения за распределением реликтового излучения начались еще в 80-90-х годах. На основании данных спутников «РЕЛИКТ-1» и COBE российские и американские физики заявили о неоднородности излучения, более подробные данные позднее были получены с помощью аппаратов WMAP и «Планк». Неоднородность реликтового излучения ученые объясняют случайными флуктуациями.

Для того чтобы удостовериться, не могут ли эти флуктуации быть вызваны анизотропией Вселенной, астрофизики сверяют их с предсказаниями анизотропных моделей. Так, данные «Планка» уже сравнивали с моделями закручивающейся или вытягивающейся в одном из направлений Вселенной. Однако если эти процессы происходят одновременно (и закручивание вдоль одной из осей и вытягивание — вдоль другой), картина распределения реликтового излучения может оказаться более сложной. В новой работе ученые рассмотрели самый широкий спектр моделей анизотропно расширяющейся Вселенной — так называемые модели Бианки типа VII_h. Это первая попытка установить ограничения на одновременное растягивание и вращение.

Исследователи работали с данными космического аппарата «Планк». Как отмечают авторы, невозможно полностью исключить анизотропию Вселенной — можно лишь ограничить возможные параметры этих моделей. С учетом анализа данных, физики утверждают, что шанс того, что наша Вселенная вращается и одновременно с этим растягивается в одном или разных направлениях, составляет 1 к 121 000. Кроме того, ученые установили самое строгое ограничение на вращение Вселенной, превзойдя предыдущий результат на порядок.

Космический аппарат «Планк» был выведен в точку Лагранжа L2 в 2009 году и проработал вплоть до октября 2013 года. Главной целью миссии было исследование реликтового излучения, однако, помимо того, спутник предоставил новые данные о количестве типов нейтрино (новая оценка тяготеет к трем известным типам нейтрино, в то время как данные WMAP допускали четыре различных легких частицы). Также аппарат позволил установить более точное значение постоянной Хаббла и распределение типов материи во Вселенной: 4,9 процента всей материи приходится на барионное (обычное) вещество, 26,8 процента — на темную материю и 68,3 — на темную энергию. Мы также сообщали о том, что с помощью «Планка» ведется поиск скоплений молодых далеких галактик.

Владимир Королёв