Якщо подивитися очима велетня, галактики нашого Всесвіту тримаються, як піна на поверхні вічного океану, збираючись у грудки і нанизуючись навколо чорнильних порожнеч.
Це іскристе павутиння формувалося століттями, поступово згущуючись під дією гравітації з того, що мільярди років тому було рівномірно розподіленим туманом розпечених частинок, щойно випущених з печі Великого вибуху.
Яким би повільним не здавався нам, простим смертним, цей процес, фізики з Мічиганського університету Нхат-Мінь Нгуєн, Драган Хутерер та Ювей Вен хочуть його ще більше сповільнити, вирішивши в процесі одну з найприкріших проблем науки.
Запропонований ними твік до моделі, яка наразі найкраще описує наш Всесвіт, може вирішити значний конфлікт у спостереженнях за розширенням талії космосу.
Як би ви не скаржилися на те, що в наші дні нічого не можна отримати задарма, сьогодні там більше порожнього простору, ніж було вчора. Щось змушує небуття розростатися, протискуючись у проміжки між галактиками, щоб обережно розсовувати великомасштабну структуру Всесвіту з дедалі більшою швидкістю.
Оскільки ми не знаємо, що стоїть за цим таємничим штовханням, ми називаємо його темною енергією.
“Якщо гравітація діє як підсилювач, що підсилює збурення матерії, які перетворюються на великомасштабну структуру, то темна енергія діє як аттенюатор, що гасить ці збурення і сповільнює ріст структури”, – говорить Нгуєн, провідний автор дослідження зростання великомасштабної структури.
“Вивчаючи, як космічна структура кластеризується і зростає, ми можемо спробувати зрозуміти природу гравітації і темної енергії”.
Точна швидкість розширення, відома як постійна Габбла (H0), зовсім не зрозуміла. Якщо виміряти, як певні види зірок, що вибухають, віддаляються вдалину, то можна отримати прискорення 74 кілометри на секунду на мегапарсек. Використовуючи “світлове відлуння” розтягнутого випромінювання, яке все ще стрибає після Великого вибуху – космічне мікрохвильове тло (CMB) – H0 ближче до 67 кілометрів на секунду.
Це може здатися не дуже великою різницею, але розбіжність зберігається протягом достатньої кількості досліджень, і її вже не можна відкинути як тривіальну помилку.
Нгуєн, Гутерер і Вен по-новому поглянули на пласку ΛCDM модель космології як на потенційне джерело помилкових припущень. Якби космологія була грою в шахи, це була б дошка і фігури, розкладені на плитках загальної теорії відносності, переміщені поштовхами темної енергії і вирівняні гравітаційними впливами темної матерії.
Відмотуючи шахові фігури, які ми бачимо сьогодні, ми можемо фактично побачити, як починалася гра, від миттєвого спалаху швидкої інфляції до часу, коли руйнуються перші зірки, до утворення галактик і їх остаточного перетворення на гігантські, взаємопов’язані нитки.
Якби з якихось причин цей процес відхилився від того, що пророкує модель узгодження, перешкоджаючи зростанню великомасштабної структури Всесвіту, напруга між різними мірами прискореного розширення Всесвіту зникла б.
Дослідники використали комбінацію вимірювань пульсацій у космічній павутині, подій гравітаційного лінзування та деталей у космічному мікрохвильовому фоні, щоб дійти статистично переконливого висновку, що космічна павутина зростає повільніше, ніж пророкує плоска ΛCDM конкордантна космологічна модель.
“Різниця в цих темпах зростання, яку ми потенційно виявили, стає все більш помітною, коли ми наближаємося до сьогодення”, – каже Нгуєн.
“Ці різні зонди окремо і разом вказують на пригнічення зростання. Або ми пропускаємо якісь систематичні помилки в кожному з цих зондів, або ми пропускаємо якусь нову, пізню фізику в нашій стандартній моделі”.
Хоча немає очевидних претендентів на те, що може гальмувати зростання космічної павутини, майбутні вимірювання великомасштабної структури Всесвіту можуть принаймні натякнути на те, чи є потреба досліджувати цю ідею далі.
Всесвіту знадобилось 13,7 мільярдів років, щоб виглядати так добре. Ми можемо почекати ще кілька років, щоб розгадати секрети таких прекрасних космологічних зморшок.
Це дослідження було опубліковано в Physical Review Letters..
