Подтверждена однородность крупномасштабной структуры Вселенной

Уже более ста лет известно, что звёзды группируются в звёздные скопления, а те — в галактики; чуть позже были открыты также скопления и сверхскопления галактик. А потому возник соблазн распространить предложение о существовании таких структур на всю видимую Вселенную.

Открытие Великой стены Слоуна подбросило аргументов сторонникам такой точки зрения: объект в 1,37 млрд световых лет занимал одну шестидесятую диаметра наблюдаемой Вселенной; выходит, заявляют они, Вселенная в целом заполнена материей неоднородно!

Существующая космологическая модель базируется на эйнштейновских уравнениях, подразумевающих, что на самых больших масштабах распределение материи во Вселенной всё же однородно. Если же принять противоположную точку зрения, то всей космологической модели потребуется серьёзнейшая ревизия. Так неужели структура Вселенной близка к фракталам, а наше представление о тёмной энергии зиждется на глубоко ошибочных догадках?

Данные из свежего исследования ряда галактик, отчёт о котором опубликован в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, возможно, положат конец этой периодически возобновляющейся дискуссии.

Сравнение масштабности исследования WiggleZ (его результаты выделены жёлтым) с другими, более ранними попытками анализа структуры Вселенной (иллюстрация Aaron Robotham, Simon Driver, ICRAR).

Авторы исследования — Мораг Скримджер и её коллеги из Международного центра радиоастрономических исследований и Университета Западной Австралии в Перте — работали с 3,9-метровым Англо-австралийским телескопом, расположенным в Обсерватории Сайдинг-Спринг. Учёные выяснили, что при рассмотрении Вселенной на масштабах более 350 млн световых лет материя в ней распределена очень равномерно, с весьма слабыми признаками фрактального распределения. Результаты весьма значимы, поскольку при общем диаметре наблюдаемой Вселенной в 93 млрд световых лет обнаружение однородного распределения уже на масштабах менее 1 к 300 практически исключает возможность выявления какой-либо неоднородности в наблюдаемой Вселенной в целом.

«Мы использовали результаты исследования WiggleZ, которое включает в себя более 200 000 галактик, находящихся в пространстве объёмом около трёх миллиардов кубических световых лет, — отмечает г-жа Скримджер. — Таким образом, это крупнейшая работа, когда-либо проводившаяся для такого измерения Вселенной в крупном масштабе».

Несмотря на консервативные выводы, исследование очень нужно астрономии: его итоги означают, что использовавшиеся в последние десятилетия инструменты изучения космоса адекватны поставленным задачам. Обнаружение фрактальных структур во вселенских масштабах заставило бы пересмотреть космологические теории, с неизбежным построением целого ряда новых гипотез, проверка которых заняла бы значительное время.

Так, согласно новой работе, выглядит крупномасштабное распределение материи во Вселенной. (Иллюстрация Greg Poole, Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University.)

«Всё наше видение Вселенной, даже то, как мы интерпретируем свет, доходящий до нас от звёзд и галактик, было бы подвержено [пересмотру], если бы Вселенная не была однородной в крупном масштабе. Благодаря анализу того, как распределены в пространстве изученные при помощи WiggleZ галактики в масштабах до 930 млн световых лет, мы обнаружили, что их распределение очень близко к гомогенному — а значит, никаких крупномасштабных скоплений там нет. Так что мы с высокой степенью уверенности можем сказать, что наша картина Вселенной в больших масштабах корректна», — заключает г-жа Скримджер.

С препринтом работы можно ознакомиться здесь.

Но, как и в любой развивающейся науке, даже самое убедительное астрономическое исследование можно парировать множеством контраргументов. Поэтому нетрудно предсказать «выпады» сторонников гипотезы о фрактальном распределении материи. Существуют теории, согласно которым Вселенная в целом примерно в 10²³ больше наблюдаемой Вселенной, и тогда «крупный масштаб» вообще недоступен наблюдениям с Земли, по крайне мере в обозримом будущем. С другой стороны, есть и обратные теории, включая ту, что истинная Вселенная меньше наблюдаемой, а свет галактик на окраине этой видимой части мироздания представляет собой повторы изображений более близких галактик, принесённые к нам светом, «обогнувшим» всю Вселенную (возможно, даже не один раз)…

Подготовлено по материалам Международного центра радиоастрономических исследований.