Вселенная может быть неодинакова в разных направлениях: новые данные DESI ставят под сомнение космологический принцип

Космологический принцип долгое время оставался незыблемым постулатом: несмотря на локальные неоднородности — галактики, скопления и пустоты, — на самых больших масштабах Вселенная должна быть изотропной и однородной. Одним из главных доказательств служило реликтовое излучение, микроволновое эхо Большого взрыва. Однако в последние годы учёные всё чаще обнаруживают аномалии — необычно крупные структуры, которые не вписываются в эту картину.

Новый взгляд на космическую паутину

Франческо Силос Лабини из Института Энрико Ферми (Италия) и Марко Галоппо из Университета Кентербери (Новая Зеландия) проанализировали данные первого релиза обзора DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). Этот проект создаёт трёхмерную карту Вселенной, измеряя расстояния до миллионов галактик и восстанавливая структуру космической паутины — сети из филаментов, стенок и пустот.

Вместо традиционных методов, которые оценивают, как часто галактики группируются в скопления, исследователи применили новый статистический подход — угловое распределение дистанции до пар галактик (ADPD). Этот метод учитывает не только расстояния между галактиками, но и их взаимную ориентацию в пространстве. Если Вселенная изотропна, пары галактик должны быть ориентированы случайным образом, без предпочтительных направлений. Если же в данных появляются устойчивые выделенные направления, это указывает на анизотропию — зависимость распределения материи от направления.

Аномалия на масштабах в миллиарды световых лет

Учёные сравнили данные наблюдений с компьютерными моделями, построенными в рамках стандартной космологической модели ΛCDM. В моделях любые слабые анизотропии быстро исчезали при переходе к большим масштабам. Однако в реальных данных картина оказалась иной.

Анализ выявил устойчивые структуры, вытянутые вдоль определённых направлений и сохраняющиеся на расстояниях в сотни мегапарсек. На картах распределения галактик они проявились как длинные когерентные нити и цепочки, заметно отличающиеся от случайного распределения. Наиболее интригующий результат был получен на самых больших масштабах: вместо ожидаемого ослабления анизотропии статистический сигнал оставался сильным даже на расстояниях около трёх миллиардов световых лет.

Вероятность того, что такой эффект мог возникнуть случайно, крайне мала. Это означает, что наблюдаемая направленная структура значительно превосходит предсказания Стандартной модели.

Что дальше?

Результаты работы, опубликованной в журнале Nature, не опровергают общепринятые постулаты, но указывают на необходимость тщательной проверки фундаментальных предположений о крупномасштабной структуре Вселенной. Если будущие данные DESI и космической миссии Euclid подтвердят существование гигантских анизотропных структур, теоретикам придётся искать новые модели, объясняющие происхождение столь протяжённых образований.

Примечательно, что ранее Naked Science описывал космологическую модель физика Николая Гарькавого, в которой крупномасштабная структура космоса изначально неоднородна. Эти неравномерности связываются с наличием самой большой чёрной дыры, играющей ключевую роль в эволюции Вселенной. Новые данные DESI, возможно, приближают нас к проверке и таких альтернативных сценариев.