Почему Вселенная расширяется быстрее, чем должна? Возможно, всё дело в нашем адресе: гигантская космическая пустота

Представьте, что вы едете по идеально прямому шоссе. Спидометр показывает 100 км/ч, но придорожные столбы пролетают мимо так, будто вы мчитесь на скорости 110. Вы проверяете GPS — он тоже подтверждает, что вы движетесь быстрее, чем показывает приборная панель. Что-то не так. Либо спидометр врёт, либо вы чего-то не знаете о дороге под колёсами. Примерно в такой же обескураживающей ситуации оказались сегодня космологи.

Уже несколько лет в самом сердце науки о Вселенной зреет фундаментальный конфликт, известный как «напряжение Хаббла». Два самых надёжных способа измерить скорость расширения космоса дают разные результаты. И расхождение это не какая-то статистическая погрешность, а упрямые 10%, которые никак не удаётся списать на ошибку. Но что, если ответ на эту загадку всё это время был у нас под носом? Точнее, мы сами находимся прямо внутри него. Новое исследование предполагает, что наш дом, галактика Млечный Путь, находится в гигантской космической «пустоте», и именно этот факт создаёт иллюзию ускоренного бегства галактик.

Два взгляда на одну Вселенную

Чтобы понять суть проблемы, нужно взглянуть на Вселенную с двух разных точек.

Первый взгляд — в прошлое. Учёные могут увидеть «детскую фотографию» нашего космоса — реликтовое излучение (CMB). Это свет, испущенный всего через 380 000 лет после Большого взрыва, который до сих пор пронизывает всё пространство. В этом древнем свете зашифрованы фундаментальные параметры Вселенной, своего рода её «заводские настройки». На основе этих данных и стандартной космологической модели (которую называют Лямбда-CDM) физики могут, как опытные синоптики, предсказать, с какой скоростью Вселенная должна расширяться сегодня.

Второй взгляд — на настоящее. Астрономы измеряют скорость расширения напрямую, наблюдая за объектами в нашей локальной, современной Вселенной. Они смотрят на пульсирующие звёзды и взрывы сверхновых в соседних галактиках, чтобы рассчитать, как быстро те от нас удаляются. Это прямое, фактическое измерение того, что происходит «здесь и сейчас».

И вот в чём парадокс: «предсказанная» скорость из прошлого и «измеренная» в настоящем не совпадают. Локальная Вселенная расширяется на 10% быстрее, чем предсказывает наша лучшая модель, основанная на данных о её младенчестве. Так кто же прав? Древний свет или современные звёзды?

А что, если дело в адресе?

Долгое время учёные предполагали, что проблема кроется в самой модели. Возможно, мы чего-то не знаем о тёмной энергии или тёмной материи. Но группа исследователей выдвинула куда более смелую и, можно сказать, локальную гипотезу: а что, если модель верна, но мы просто живём в «неправильном» месте?

Речь идёт о гипотезе «космического войда» или пустоты. Важно понимать: это не абсолютная пустота, как в вакуумной камере. Это просто огромная область пространства — возможно, диаметром в миллиард световых лет — где плотность материи (звёзд, газа, галактик) примерно на 20% ниже, чем в среднем по Вселенной. Представьте себе тихий пригород по сравнению с густонаселённым мегаполисом.

Как это может объяснить расхождение? Очень элегантно. Гравитация работает просто: материя притягивает материю. Если мы находимся в области с низкой плотностью, то более плотные скопления галактик за пределами нашего «пузыря» будут притягивать нас и наших соседей к себе. Возникает эффект «космического ветра» — локальный отток материи из нашей области. Этот отток накладывается на общее расширение Вселенной, создавая иллюзию, будто всё вокруг разлетается быстрее. Наш «космический спидометр» завышает показания не потому, что сломан, а потому, что наша машина дополнительно скатывается под уклон.

Эхо древних звуков как улика

Эта идея, хоть и красива, долгое время оставалась лишь одной из многих гипотез. Ей не хватало веских, независимых доказательств. И вот здесь на сцену выходят «барионные акустические осцилляции» (БАО) — пожалуй, один из самых изящных инструментов в арсенале космологов.

Что это такое? В первые мгновения жизни Вселенная была невероятно плотным и горячим «супом» из частиц и излучения. В этом супе распространялись звуковые волны, словно круги по воде от брошенного камня. Эти волны создавали области чуть большей и чуть меньшей плотности. Когда Вселенная остыла и стала прозрачной, эти «круги на воде» застыли, оставив характерный отпечаток как в реликтовом излучении, так и в последующем распределении галактик.

Самое главное — физики точно знают первоначальный размер этих звуковых волн. Он служит универсальной «стандартной линейкой». Зная её истинный размер, можно измерить её видимый угловой размер на небе на разном расстоянии от нас и, как по учебнику геометрии, рассчитать историю расширения космоса.

И вот ключевая мысль нового исследования: если мы действительно живём в пустоте и испытываем на себе действие «космического ветра», эта «линейка» должна выглядеть для нас искажённой. Объекты, уносимые этим ветром, будут казаться нам расположенными на определённом угловом расстоянии, которое будет выглядеть больше, чем предсказывает стандартная модель без учёта войда.

Проанализировав данные о распределении галактик, собранные за последние 20 лет, учёные обнаружили именно то, что предсказывала модель войда. Расхождение со стандартной моделью (без пустоты) оказалось статистически значимым — 3,8 сигма. Говоря проще, вероятность того, что это случайное совпадение, примерно такая же, как если бы вы подбросили монету, и она 13 раз подряд выпала бы орлом. А вот модель с локальным войдом описывает наблюдения почти идеально.

Новая космология или локальная аномалия?

Это открытие — мощный аргумент в пользу того, что «напряжение Хаббла» — это не признак краха всей современной космологии, а скорее локальный эффект, своего рода космический мираж, вызванный нашим уникальным местоположением. Если это так, то стандартная модель ΛCDM, описывающая Вселенную в больших масштабах, может быть спасена.

Конечно, точка в этом споре ещё не поставлена. Учёным потребуются ещё более точные наблюдения, особенно на близких к нам расстояниях, где эффект войда должен проявляться сильнее всего.

Но уже сейчас эта работа меняет наш взгляд на проблему. Возможно, Вселенная не так уж и загадочно ускоряется. Возможно, это просто мы живём на тихой космической окраине, откуда мегаполисы соседних сверхскоплений кажутся удаляющимися с головокружительной скоростью. И осознание своего истинного «космического адреса» может стать ключом к одной из величайших загадок современной науки.