А что, если Вселенная не везде одинаковая? Гравитационное линзирование ставит под вопрос привычную картину мира

Что, если мы скажем вам, что привычная картина мира, где Вселенная во все стороны одинакова, может оказаться… не совсем верной? Звучит как научная фантастика? Но именно такие вопросы сейчас будоражат умы космологов, вооружившихся новейшими инструментами и данными. И в центре этой интриги — явление, именуемое гравитационным линзированием.

Смирение перед космосом: Космологический принцип

Давайте начнем с основ. Есть такой негласный закон у астрофизиков — Космологический принцип. Суть его проста: где бы вы ни находились во Вселенной, общая картина будет примерно одинаковой. Никакого «центра мироздания», никаких «особых» направлений. Везде всё более-менее однородно и изотропно, то есть лишено выделенных направлений. Как говорит Джеймс Адам, астрофизик из Университета Западного Кейпа, это «предельное утверждение о смирении».

На этом принципе, как на фундаменте, построена Стандартная модель космологии — наша лучшая на сегодня «карта» Вселенной, объясняющая её рождение, развитие и текущее состояние. Модель эта, надо сказать, отлично себя зарекомендовала, выдержав проверку множеством наблюдений. Но… не всё так гладко.

Тревожные звоночки: анизотропия на горизонте?

В последнее время стали появляться данные, намекающие на то, что в очень больших масштабах Вселенная может быть не такой уж и изотропной. Обнаруживаются некие неоднородности, «рябь» в космическом «океане». Это и расхождения в оценках скорости расширения Вселенной, и странности в реликтовом излучении, и другие «нестыковки» в данных.

Пока рано бить в колокола. Все эти наблюдения требуют тщательной перепроверки. Но что, если они подтвердятся? Представьте себе: несколько независимых методов указывают на одно и то же! Это будет означать, что Космологический принцип, а с ним и Стандартная модель, нуждаются в серьёзной корректировке.

Слабое линзирование: ключ к разгадке?

И вот тут на сцену выходит гравитационное линзирование. Представьте себе, что свет от далекой галактики на пути к нам немного искажается, как будто проходит через невидимую линзу. Эту «линзу» создает гравитация массивных объектов, расположенных между нами и галактикой. Искажение это, как правило, очень слабое, отсюда и название — «слабое гравитационное линзирование».

Группа учёных под руководством Джеймса Адама разработала хитрый способ использовать этот эффект для проверки изотропности Вселенной. Они опубликовали свою методологию в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP). В чем же суть?

Оказывается, искажение света, вызванное линзированием, можно разложить на две составляющие: так называемые E-моды и B-моды. E-моды — это «обычное» искажение, которое ожидается в однородной и изотропной Вселенной. А вот B-моды в такой Вселенной должны быть практически незаметны.

В поисках «запрещенной» корреляции

Но если Вселенная не изотропна, то B-моды «проявятся». И, что самое важное, они будут связаны с E-модами определенным образом — между ними возникнет корреляция. Именно эту корреляцию и ищут ученые.

Обнаружить её — задача не из легких. Сигналы очень слабые, и их легко спутать с «шумом» от ошибок измерений или других, не связанных с анизотропией, эффектов. Но у ученых есть козырь в рукаве — космический телескоп Euclid, запущенный Европейским космическим агентством (ESA) в 2023 году. Этот «зоркий глаз» способен получать изображения космоса с невероятной четкостью и детализацией.

Что дальше?

Команда Адама уже смоделировала, как анизотропия Вселенной повлияет на сигнал слабого линзирования, и разработала модель для его анализа. Осталось применить эту модель к реальным данным, которые Euclid уже начал поставлять.

Если «запрещенная» корреляция между E- и B-модами будет обнаружена, это станет настоящей сенсацией. «Придется серьезно задуматься, верно ли наше фундаментальное предположение об изотропности, — говорит Адам. — Или, возможно, оно никогда не было верным».

Конечно, существуют и другие теории, предсказывающие анизотропию, но пока ни одна из них не может сравниться со Стандартной моделью по своей обоснованности и подтвержденности наблюдениями.

Что ж, поживем — увидим. Возможно, нас ждет не просто «добавление небольшого термина» в существующую теорию, а полный пересмотр наших представлений о Вселенной. А кто знает? Это же космос!