В 1920-х годах Эдвин Хаббл и Джордж Леметр обнаружили, что галактики движутся быстрее, чем дальше они находятся от Земли. Это привело к теории Большого взрыва и ускорению расширения Вселенной. В то же время Фриц Цвикки предложил радикально иную теорию, согласно которой ускорение более удаленных галактик — всего лишь иллюзия.
Известная как «гипотеза старения света», гипотеза Цвикки утверждает, что красное смещение космического объекта, наблюдаемое с Земли, связано не со скоростью движения галактик, а с потерей энергии фотонов, проходящих через пространство. Другими словами, чем дальше распространяется свет, тем больше энергии он теряет, отсюда и термин «старения света». В результате создается впечатление, что более удаленные галактики движутся быстрее. Эта гипотеза была предложена Эйнштейном, чтобы примирить гипотезу о статичности Вселенной с данными, свидетельствующими о ее расширении.
Однако «гипотеза старения света была в значительной степени проигнорирована, поскольку астрономы приняли теорию Большого взрыва в качестве консенсусной модели Вселенной», — пишет Лиор Шамир, автор нового исследования, опубликованного в журнале , в блоге Канзасского государственного университета. Тем не менее «уверенность некоторых астрономов в теории Большого взрыва начала ослабевать, когда мощный космический телескоп Джеймса Уэбба увидел первый проблеск [Вселенной]», — говорит он.
Красное смещение, зависящее от расстояния
Красное смещение — это увеличение длины волны источника света, вызванное его удалением от наблюдателя, что соответствует гипотезе о расширении Вселенной. Космические объекты демонстрируют тем большее красное смещение, чем дальше они находятся от Земли. Поэтому галактики с большим красным смещением должны находиться на большем расстоянии, чем галактики с меньшим красным смещением.
Однако наблюдения, проведенные с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST), выявили новые данные, которые не согласуются с этими гипотезами. Например, в ранней Вселенной были обнаружены массивные зрелые галактики с удивительно высоким красным смещением. Хотя некоторые из этих галактик были обнаружены еще до запуска JWST, последний показал, что они распространены гораздо шире, чем считалось до недавнего времени. Если бы Большой взрыв действительно произошел в соответствии с хронологическим порядком, установленным астрономами, эти галактики были бы старше самой Вселенной.
Шамир считает, что гипотеза старения света может объяснить эти противоречия. Красное смещение космического объекта должно соответствовать скорости его движения относительно Земли. На измерение красного смещения галактики также влияет скорость ее вращения, а также скорость вращения Млечного Пути, из которого она наблюдается. Чем больше красное смещение, тем меньше влияние скорости вращения. В результате скорость вращения галактик обычно не учитывается при стандартных измерениях красного смещения.
Однако динамика вращения галактик, в том числе их скорость, до сих пор во многом непонятна, что может внести погрешности в измерения красного смещения. Поэтому в рамках своего исследования Шамир изучил влияние скорости вращения галактик на это смещение. Для этого он отобрал более 30 000 галактик, расположенных вокруг галактического полюса (точка на небесной сфере, расположенная в направлении, параллельном оси Млечного Пути), и сравнил красное смещение тех, что вращаются в одном направлении относительно Млечного Пути, с красным смещением тех, что вращаются в противоположном направлении относительно нашей галактики. Это позволило вывести их красное смещение как функцию расстояния от Земли.
Результаты показали, что галактики, вращающиеся в противоположном направлении от Млечного Пути, имеют меньшее красное смещение, чем те, что вращаются в том же направлении. Эта разница также увеличивается, когда галактики удаляются от Земли. Учитывая, что скорость вращения Земли по отношению к галактикам постоянна, эта разница будет связана с расстоянием галактик от Земли. «Это показывает, что красное смещение галактик меняется с расстоянием, что и предсказывал Цвикки в своей гипотезе старения света», — заключает Шамир.