Об этом сообщает штатный автор Earth.com Эрик Раллс.
Наша Солнечная система, по-видимому, движется по Вселенной гораздо быстрее, чем могут объяснить учёные на основании стандартной космологии.
Новое исследование радиогалактик, проведённое группой учёных из Германии, показывает, что движение Солнечной системы оставляет более заметный след на небе, чем предсказывает теория.
Схема Млечного Пути
Вместо того, чтобы тихо подтвердить стандартную картину, этот результат усугубляет давнюю загадку о равномерности распределения материи в космосе.
Если это подтвердится, это несоответствие указывает на то, что либо наши космические модели, либо наши обширные исследования упускают что-то важное.
Работой руководил астрофизик Лукас Бёме из Университета Билефельда в Германии (BUG). Команда Бёме использует радиообзоры далёких галактик, чтобы проверить, насколько точно наше стандартное описание Вселенной соответствует реальности.
Обычной системой отсчёта для космического движения является реликтовое излучение (РКФ) – слабое остаточное излучение горячей ранней Вселенной.
В этой системе отсчёта Солнечная система, по-видимому, движется в одном определённом направлении, и это движение должно оставить предсказуемый отпечаток на числе галактик.
Это равномерное свечение подтверждает то, что астрономы называют космологическим принципом – представлением о том, что Вселенная выглядит одинаково во всех направлениях. Если этот принцип верен, глубокий обзор галактик должен обнаружить практически одинаковое количество источников во всех направлениях после коррекции с учётом нашего движения.
Как нас ведут радиогалактики? Команда обратилась к радиогалактикам, чьи джеты ярко светят в радиодиапазоне. Поскольку радиоволны пронизывают пыль, блокирующую видимый свет, эти объекты выявляют популяции галактик, которые не видны на обычных снимках.
По мере движения Солнечной системы возникает то, что астрономы называют диполем – картина, при которой на одной стороне неба видно немного больше источников.
Больше радиогалактик появляется по направлению движения, а меньше — позади нас, что приводит к весьма незначительному статистическому дисбалансу. Данные масштабных обзоров неба используются для измерения этого дисбаланса. Исследователи объединили несколько масштабных обзоров радиоконтинуума — карт неба, подсчитывающих радиоисточники на огромных территориях.
Второй выпуск данных обзора LoTSS DR2 LOFAR каталогизирует более четырёх миллионов радиоисточников, охватывающих примерно четверть северного неба.
Эксперты также объединили данные двух обзоров с более высокой частотой, полученных с австралийского телескопа ASKAP и с Очень Большой Антенной Решетки NRAO в Нью-Мексико.
Вместе с LoTSS эти каталоги обеспечивают практически полное покрытие неба, что крайне важно, поскольку неравномерная чувствительность может легко маскироваться под ложный диполь.
Точный подсчёт галактик показал, что в более ранних исследованиях радиоисточники рассматривались так, как будто каждая запись в каталоге была отдельной точкой на небе, однако детальные изображения показывают более хаотичную картину. Многие яркие радиогалактики распадаются на множество узлов и долей, что означает, что наивный подсчёт может завысить кажущееся количество источников в густонаселённых областях.
Во Вселенной насчитівается около 100 миллиардов галактик
Это поведение приводит к избыточной дисперсии, дополнительному разбросу подсчётов, превышающему то, что предсказывает простая статистика. Если этот эффект игнорировать, анализ будет недооценивать реальную неопределённость измеренного диполя.
Бёме и его коллеги построили свою модель на основе отрицательного биномиального распределения – статистической модели, которая обрабатывает данные с избыточной дисперсией подсчётов, что позволило команде учесть дополнительную дисперсию от многокомпонентных радиоисточников, а не принимать её за реальный космический эффект.
Учёные также разработали байесовскую оценку – метод, который обновляет вероятности, используя как данные, так и предыдущие предположения. Метод оценивает силу и направление галактического диполя, учитывая изменение чувствительности каждого обзора по небу.
Скорость нашей Солнечной системы опредедена с использованием новой оценки на трёх больших каталогах, позволившее исследователям обнаружить галактический диполь примерно в 3,7 раза сильнее, чем ожидалось, исходя из модели стандартного движения.
Анализ показывает, что это превышение достигает значимости 5,4 сигма, а направление диполя совпадает с космическим микроволновым фоном с точностью до 5 градусов.
Измерения реликтового излучения, выполненные Planck, показывают, что наша Солнечная система движется относительно этого фона со скоростью примерно 137 тысяч км/ч. Эта скорость задаёт эталон, которому, как ожидается, будут соответствовать обзоры галактик как по направлению, так и по интенсивности.
Измерение движения во Вселенной в 2023 году с использованием новых методов оценки двух радиокаталогов, NVSS и RACS, выявило диполь примерно в 3 раза сильнее ожидаемого.
Этот результат уже достиг значимости 4,8 сигма и указывал практически в том же направлении, что и диполь реликтового излучения.
Другой анализ, объединяющий данные Planck с инфракрасными и радиообзорами, также показал, что диполи вещества резко отличаются от реликтового излучения.
В сочетании с новыми результатами радиоанализа эта закономерность указывает на более широкое расхождение между различными методами измерения нашего движения во Вселенной.
Общепринятая скорость Солнечной системы около 828 000 километров в час. Эта скорость устанавливает стандарт, которому, как ожидается, будут соответствовать обзоры галактик как по направлению, так и по силе.
Солнце, и все планеты его системы вместе с ним, вращаемся вокруг центра галактики Млечный Путь. Один оборот занимает около 230 миллионов лет. Млечный Путь является спиральной галактикой и состоит из центрального ядра и 4-х основных рукавов, имеющих несколько коротких сегментов.
Солнце находится недалеко от рукава Ориона, между двумя крупными рукавами Персея и Стрельца. Диаметр Млечного Пути составляет около 100 000 световых лет, а Солнце находится на расстоянии примерно 28 000 световых лет от его центра.
Однако результат нового исследования скорости Солнца противоречит ожиданиям, основанным на стандартной космологии. Ведь сила и размеры следов, оставляемых галактиками, заставляет пересматривать предыдущие предположения учёных.
В будущем планируется исследовать, сохранится ли избыток радиоволн после ещё более жёсткого контроля и систематизации галактик.
Если несоответствие выдержит эту проверку, космологи столкнутся с неудобным, но захватывающим выбором – либо основное предположение об однородности большого масштаба не оправдывается, либо существует неизвестный ингредиент, который формирует то, как материя распределяется по Вселенной.
