Загадка скорости расширения Вселенной является одной из важнейших нерешенных задач современной физики. Разные методы измерения дают различные результаты, что противоречит физическим законам. Новое исследование предлагает решение этой проблемы, предполагая, что область Вселенной, которую мы наблюдаем, может быть значительно менее плотной по материи, чем другие области.
В 1990-х годах астрономические исследования показали, что Вселенная расширяется с ускорением. Этот вывод был сделан на основе анализа красного смещения сверхновых типа Ia. Поскольку эти взрывы обладают практически одинаковой энергией, сравнение их светимости позволяет определить расстояние до них от Земли.
Астрономы проанализировали красное смещение излучения сверхновых, используя созданную «карту расстояний». Результаты показали, что длина волн света от более удаленных сверхновых больше, чем предсказывалось бы в неизменной Вселенной. Это явление может быть объяснено только при условии, что Вселенная расширяется с постоянной скоростью.
Данные, полученные от сверхновых, спустя десятилетие получили подтверждение другим способом – посредством анализа параметров реликтового излучения, существовавшего в ранней Вселенной. К удивлению ученых, оба метода фиксировали расширение пространства-времени, однако скорость этого расширения, по-видимому, различалась, что противоречит фундаментальным физическим законам.
Для выявления погрешностей в измерениях неоднократно повышали чувствительность обоих подходов. Однако, даже после всех внесенных уточнений, различия оставались значительными. Согласно первому методу, пространство диаметром 3,26 миллиона световых лет расширяется со скоростью 74,0 километра в секунду, в то время как по данным второго метода — лишь 67,4 километра в секунду.
Лукас Ломбризье, исследователь из Женевского университета в Швейцарии, высказал неординарную и весьма элегантную идею для решения сложной задачи. Его исследование основывалось на том, что при расчете скорости расширения Вселенной по реликтовому излучению делается допущение о равномерном распределении материи (скоплений галактик) в космическом пространстве.
В настоящий момент это, скорее, предположение, чем установленный научный факт. Большинство исследователей полагают, что в крупных масштабах распределение должно быть однородным. Однако подтверждающих наблюдений, подтверждающих эту точку зрения, пока не получено.
Исследователь в своей статье в Physics Letters B рассчитал такой вариант строения Вселенной, когда Галактика, в которой мы живем, находится внутри пузыря диаметром в четверть миллиарда световых лет. Причем плотность материи внутри него вдвое ниже, чем вне. По его расчетам, гравитационное воздействие материи внутри этой «пустыни» на пролетающее через нее излучение будет заметно слабее, чем в случае Вселенной без «пузырей».
Искажения, вызванные реликтовым излучением, которое исходит из ранней Вселенной, будут заметны при его наблюдении с Земли. Это создаст у земного наблюдателя впечатление, что расширение Вселенной происходит с меньшей скоростью, чем оно есть на самом деле. Таким образом, данные о скорости расширения, полученные на основе сверхновых, более точно отражают реальную картину, в то время как измерения, основанные на реликтовом излучении, показывают заниженное значение.
Предложенная гипотеза имеет большое значение для современной космологии. В отличие от других теорий, объясняющих необычную скорость расширения Вселенной, она не предполагает введение новых физических принципов, а использует существующие законы. Однако, разрешая одну задачу, она может создать новую, но уже для астрономов.
Считается, что диаметр Вселенной составляет приблизительно 90 миллиардов световых лет. Обнаружение в ней «пустынь», подобных той, в которой мы находимся, указывает на возможность существования неоднородностей колоссальных масштабов. Подобное распределение не могло возникнуть случайно: существовал некий фактор, предопределивший «пустынность» нашего сектора пространства-времени. Какие именно факторы на это повлияли, каковы точные границы «пустыни», в которой мы живем, — эти вопросы требуют дальнейшего изучения.