# Куда движется космос: загадка «темного потока» за пределами Вселенной Источник: https://www.youtube.com/watch?v=xgdNBQCdhdA Канал: PBS Space Time Опубликовано: 02.08.2017 --- Существуют ли во Вселенной крупномасштабные течения, нарушающие фундаментальные законы космологии? В новом выпуске научно-популярного канала PBS Space Time подробно разбирается феномен «темного потока» (Dark Flow) — гипотетического дрейфа сотен галактических скоплений к единой точке за пределами наблюдаемого космоса. Авторы анализируют природу этого загадочного движения, методы его регистрации и ожесточенные научные споры между сторонниками и противниками этой гипотезы. ## 🌌 Вселенная в движении: В поисках абсолютного покоя [[JUMP:00:03]] В космосе ничто не остается статичным: планеты вращаются вокруг звезд, звезды — вокруг центров галактик, а сами галактики кружатся в гравитационных полях гигантских скоплений [00:16]. В то же время Вселенная непрерывно расширяется, отдаляя далекие галактики друг от друга [00:29]. Это расширение, известное как хаббловский поток, изотропно, то есть происходит одинаково во всех направлениях и не имеет выделенной оси [00:42]. Собственное движение галактик (пекулярная скорость), вызванное локальной гравитацией, также должно носить хаотичный характер и в среднем компенсировать друг друга на больших масштабах [00:56]. Однако, согласно законам классической относительности Галилея, абсолютного покоя не существует [01:23]. И все же в космологии есть одна «привилегированная» система отсчета — космическое микроволновое фоновое излучение (реликтовое излучение, или CMB) [01:35]. Это остаточное тепло от горячей ранней Вселенной, температура которого во всех направлениях составляет около 2,7 Кельвина [01:50]. Для наблюдателя с Земли реликтовое излучение не выглядит идеально однородным. Из-за движения Солнца вокруг центра Млечного Пути и притяжения самой нашей Галактики к Великому аттрактору возникает эффект Доплера [02:03]. В направлении движения фотоны CMB кажутся теплее (длина волны сжимается), а позади — холоднее (длина волны растягивается) [02:15]. Чтобы корректно оценивать скорости космических объектов, ученые используют систему отсчета, в которой доплеровский сдвиг CMB полностью отсутствует: * Эта система отсчета определяет физическое состояние покоя относительно Вселенной [02:29]. * Собственные пекулярные скорости всех галактик, если сложить их вместе, в этой системе отсчета должны быть равны нулю [02:41]. * Любые отклонения от этого баланса указывают на наличие внешних гравитационных сил или неучтенных физических процессов [03:09]. ## 🔬 Эффект Сюняева — Зельдовича: Инструмент для измерения космических скоростей [[JUMP:03:22]] Измерить собственную скорость далеких галактических скоплений чрезвычайно сложно. На помощь астрофизикам приходит эффект Сюняева — Зельдовича (SZ-эффект) [03:22]. Наиболее массивные скопления Вселенной представляют собой конгломераты из тысяч галактик, погруженных в горячую водородно-гелиевую плазму с температурой до 100 миллионов Кельвина [03:35]. Когда фотоны реликтового излучения проходят сквозь эту плазму, они сталкиваются с высокоэнергетическими электронами и забирают часть их энергии. Этот процесс известен как тепловой эффект Сюняева — Зельдовича: * Он слегка увеличивает энергию фотонов CMB, проходящих сквозь скопление [04:03]. * Этот эффект позволяет ученым обнаруживать даже самые далекие галактические скопления при анализе карт реликтового излучения [04:15]. Существует и гораздо более тонкий эффект — кинематический эффект Сюняева — Зельдовича (kSZ-эффект) [04:15]. Если галактическое скопление обладает собственной пекулярной скоростью (помимо расширения Вселенной), то проходящие сквозь него фотоны получают дополнительный доплеровский сдвиг [04:29]. Этот сдвиг «перезаписывает» локальную систему отсчета реликтового излучения, отражая скорость самого скопления [04:42]. kSZ-эффект невероятно мал и позволяет измерить скорость только вдоль линии визирования (приближение или удаление от нас), но не боковое движение [04:54]. Измерение эффекта для одного скопления мало что дает, однако сбор данных по сотням объектов позволяет построить глобальную карту скоростей [05:08]. ## 🌊 Открытие «темного потока» и великий спор космологов [[JUMP:05:08]] Группа астрофизиков под руководством Александра Кашлинского провела масштабное исследование, используя данные космического телескопа WMAP [05:08]. Они проанализировали kSZ-эффект для примерно 700 галактических скоплений на расстояниях в миллиарды световых лет [05:22]. Результаты оказались ошеломляющими: за вычетом хаббловского расширения, скопления демонстрируют скоординированный дрейф в одном и том же направлении [05:34]. Этот феномен получил название «темный поток» (Dark Flow). Данное открытие вызвало острую дискуссию, поскольку оно угрожает базовым принципам космологии: * **Однородность (Homogeneity):** На масштабах более миллиарда световых лет Вселенная должна выглядеть примерно одинаково в любой точке [05:49]. * **Изотропия (Isotropy):** У Вселенной не должно быть выделенных направлений движения материи [06:16]. Многие ученые отнеслись к заявлению Кашлинского скептически. Главный удар по гипотезе нанесла команда европейского космического телескопа Planck [06:30]. Используя более точные и детальные карты CMB, они проанализировали около 1000 скоплений и заявили, что никакого «темного потока» не обнаружили [06:43]. Тем не менее, Кашлинский и его коллеги повторно провели анализ, уже с использованием данных Planck, и продолжили настаивать на реальности феномена [06:57]. ## 🧭 Куда течет Вселенная: Великий аттрактор и запредельные структуры [[JUMP:07:07]] Если «темный поток» действительно существует, то его направление указывает в сторону созвездий Центавра и Гидры [07:07]. Это интригующее совпадение, поскольку именно в той стороне находится знаменитый Великий аттрактор — гравитационная аномалия, к которой стягиваются галактики в нашей локальной Вселенной [07:24]. По современным представлениям, Великий аттрактор является центром сверхскопления Ланиакея, объединяющего сотни галактических кластеров [07:37]. Однако Великий аттрактор не может быть причиной «темного потока». Этот поток охватывает скопления на расстояниях до 2,5 миллиардов световых лет, что выходит далеко за пределы гравитационного влияния Ланиакеи [07:52]. Физики предлагают следующее объяснение природы «темного потока» (в случае подтверждения его реальности): 1. **Реликтовое притяжение:** Дрейф вызван гравитационным воздействием сверхмассивных структур, находящихся за пределами нашей наблюдаемой Вселенной [08:08]. 2. **Эпоха инфляции:** В первые мгновения после Большого взрыва вся наблюдаемая Вселенная была сжата до субатомных размеров, и объекты за космическим горизонтом находились достаточно близко для сильного гравитационного взаимодействия [08:35]. Быстрая космическая инфляция разнесла эти области на огромные расстояния [08:49]. 3. **Иные «пузыри» пространства:** За пределами нашего горизонта может существовать область с избытком темной материи и галактик, которая продолжает притягивать наше вещество, создавая едва заметный дрейф спустя 13,7 миллиарда лет [09:02]. Научное сообщество пока не пришло к единому мнению [09:29]. Для окончательного вердикта потребуются новые, более точные карты реликтового излучения и наблюдения за еще более далекими галактическими скоплениями [09:43]. ## ⚛️ Ответы на вопросы зрителей: От диаграмм Фейнмана до квантовой запутанности [[JUMP:09:56]] В финальной части выпуска ведущий ответил на вопросы подписчиков, касающиеся правил построения диаграмм Фейнмана в квантовой электродинамике [09:56]: * **Элементарные вершины:** Зрители справедливо заметили, что одиночная вершина взаимодействия электрона, позитрона и фотона сама по себе не является валидной диаграммой [10:10]. В физике такие вершины — лишь строительные блоки. По отдельности они нарушают закон сохранения импульса (например, для аннигиляции электрона и позитрона требуются как минимум два фотона, а не один) [10:35]. * **Рассеяние Баба (Bhabha scattering):** Отвечая на вопрос о траекториях частиц на диаграммах, ведущий пояснил, что пространственное положение линий не имеет физического значения [10:47]. Каждая входящая и исходящая частица характеризуется лишь своим импульсом, а конечные направления движения могут быть любыми в рамках законов физики [11:14]. * **Запутанность и ретропричинность:** Если один из сталкивающихся электронов запутан с другим, то продукты реакции также наследуют эту связь [11:27]. Физики иногда интерпретируют квантовые измерения как влияние, распространяющееся «назад во времени» вдоль траектории частицы, в том числе через виртуальные процессы внутри самой диаграммы Фейнмана [11:51].