Гравитационные линзы помогут проверить физическую "однородность" Вселенной

Физики из Европы и ЮАР разработали подход, который позволяет проверить справедливость так называемого космологического принципа, подразумевающего одинаковые законы физики для всех мыслимых областей Вселенной, при помощи наблюдений за большим числом слабых гравитационных линз. Предложения ученых по применению этого подхода были опубликованы в статье в научном журнале JCAP.

"Космологический принцип является краеугольным камнем современной стандартной модели устройства Вселенной, и он определяет то, как мы смотрим на мироздание и наше место в нем. По этой причине нам крайне важно всесторонне проверить этот принцип и изучить все возможные его нарушения. Мы разработали подход, который позволяет выявить эти неоднородности по тому, как гравитационные линзы влияют на две формы поляризации реликтового излучения", - говорится в исследовании.

К такому выводу пришла группа европейских и южноафриканских космологов под руководством профессора Лондонского университета королевы Марии (Великобритания) Криса Кларксона во время теоретических поисков возможных проявлений так называемой анизотропии Вселенной. Так космологи называют ту ситуацию, при которой в некоторых регионах мироздания могут работать принципиально иные физические законы и другие фундаментальные константы, чем в "нашем уголке Вселенной".

Ученые обнаружили, что анизотропию Вселенной можно выявить, если открыть достаточное число гравитационных линз - искривлений пространства-времени, порожденных большим сосредоточением массы, - и проследить за тем, как они взаимодействуют с так называемым реликтовым излучением. Оно представляет слабое фоновое микроволновое излучение, которое возникло в самые первые мгновения после Большого взрыва.

Как объясняют исследователи, характер поляризации - "закрученности" - реликтового излучения содержит в себе информацию о структуре и свойствах пространства, через которое оно прошло на пути к Земле. В теории, это позволяет использовать его для оценки однородности физических законов Вселенной, однако в прошлом этому мешало то, что "отголоски" Большого взрыва также поляризуются при взаимодействиях со скоплениями плазмы, присутствующими в космосе.

Расчеты ученых показывают, что эти сигналы можно разделить при помощи определенного класса слабых гравитационных линз, которые порождаются крупными скоплениями галактик. Как отмечают исследователи, эти наблюдения можно вести уже сейчас при помощи орбитального телескопа Euclid, обладающего достаточной чувствительностью для поиска возможных расхождений в законах физики в разных уголках Вселенной. Эти замеры, как надеются космологи, будут проведены уже в ближайшее время.

О космологическом принципе

Одним из столпов современной астрофизики является так называемый космологический принцип. Он гласит, что одни и те же законы физики должны быть справедливыми для каждой точки Вселенной, благодаря чему она будет выглядеть в один и тот же момент времени из любой точки одинаково вне зависимости от места и направления наблюдения. За последние два десятилетия ученые обнаружили несколько возможных свидетельств анизотропии Вселенной, неодинаковости законов физики в ее разных регионах, что породило большой интерес к проверке этого принципа.