Вселенная расширяется неравномерно

Но новые рентгенологические наблюдения предполагают, что это не так - некоторые области могут расширяться быстрее, чем другие.

Гипотеза изотропии говорит, что Вселенная обладает более или менее одинаковыми свойствами в любом направлении. Во всяком случае, это верно в абсолютно гигантских масштабах космоса - в местном масштабе есть различия.

Эта идея была стержнем космологии на протяжении десятилетий, и недавние наблюдения поддерживали её. В 2013 году ЕКА представила карту, сделанную космическим телескопом Планка, с космическим микроволновым фоном (КМФ) - излучением, оставшимся от Большого взрыва. Как и предполагалось, он был «почти идеальным», с небольшими колебаниями температуры в разных направлениях.

Но смотреть на КМФ - это смотреть на Вселенную, когда она была космическим новорожденным, всего лишь 380 000 лет. Перенесемся в будущее на 13,5 миллиардов лет, и нет никакой гарантии, что сегодня Вселенная все еще так однородна. Это именно то, что новое исследование намеревалось исследовать - и результаты удивили исследователей.

«Вместе с коллегами из Университета Бонна и Гарвардского университета мы рассмотрели поведение более 800 скоплений галактик в современной Вселенной», - говорит Константинос Мигкас, соавтор исследования. «Если бы гипотеза изотропии была правильной, свойства скоплений были бы одинаковыми по всему небу. Но мы увидели значительные различия».

Группа провела эти наблюдения с использованием ряда рентгеновских обсерваторий, включая XMM-Newton ЕКА, Chandra НАСА и ROSAT Германии. Это позволило им измерить температуру горячего газа в этих скоплениях галактик и сравнить результаты с яркостью этих объектов на небе.

Если Вселенная одинакова во всех направлениях - и расширялась с одинаковой скоростью везде - тогда скопления, примерно одинаковой температуры и размера, должны иметь одинаковую яркость. Но, к удивлению, исследователи заметили, что это не так.

«Мы увидели, что кластеры с одинаковыми свойствами и схожими температурами оказались менее яркими, чем мы ожидаем в одном направлении неба, и ярче, чем ожидалось в другом направлении», - говорит Томас Райприч, со-ведущий автор. «Разница была довольно значительной, около 30 %. Эти различия не случайны, а имеют четкую картину в зависимости от направления, в котором мы наблюдали».

Команда исключила другие факторы, которые могут повлиять на результаты. Данные не подтверждают идею того, что облака пыли и газа делают определенные области более тусклыми, а также идею, что огромные гравитационные эффекты кластеров влияли на измерения. Это оставляет команду с ответом, что разные части Вселенной расширяются с разной скоростью.

Последствия этого огромны. Многие астрономические измерения основаны на фундаментальном предположении, что определенные космологические параметры постоянны во всей Вселенной, поэтому нельзя сказать, в чем еще мы ошибаемся.

«Если Вселенная действительно анизотропна, даже если только в последние несколько миллиардов лет, это будет означать огромный сдвиг парадигмы, потому что направление каждого объекта должно быть принято во внимание при анализе их свойств», - говорит Мигкас. «Например, сегодня мы оцениваем расстояние очень далеких объектов во Вселенной, применяя набор космологических параметров и уравнений. Мы считаем, что эти параметры везде одинаковы. Но если наши выводы верны, нам придется пересмотреть все наши предыдущие результаты».

К счастью, исследователи не рекомендуют поспешно возвращаться к чертежной доске. Они признают, что выборка относительно мала, и для принятия таких глубоких выводов необходимо больше данных. Будущие рентгеновские миссии, такие как Евклид ЕКА, смогут предоставить эти дополнительные данные.

Исследование было опубликовано в журнале Astronomy & Astrophysics.