Феномен «тёмного потока»: куда движется Вселенная? 0:03
Современная космология исходит из принципа, что на крупнейших масштабах Вселенная однородна и изотропна: вещество распределено равномерно, а у движения галактик нет предпочтительного направления. Однако наблюдения за реликтовым излучением указывают на существование «тёмного потока» (dark flow) — загадочного дрейфа галактических скоплений в сторону невидимой области за пределами наблюдаемой Вселенной. Ведущий канала PBS Space Time подробно разбирает гипотезу, которую многие ученые считают крайне спорной, и объясняет, как физики пытаются «взвесить» Вселенную с помощью эффекта Сюняева — Зельдовича.
Что такое «тёмный поток»? 1:10
Понимание движения Вселенной базируется на изучении реликтового излучения (CMB), которое является «отголоском» Большого взрыва и обладает температурой около 2,7 Кельвина. Хотя само по себе реликтовое излучение выглядит равномерным, движение Земли сквозь него вызывает эффект Доплера: излучение кажется чуть более энергичным с той стороны, куда мы движемся, и менее — с противоположной.
Если бы Вселенная была идеально спокойной, то после вычета нашего собственного движения через «исключение» эффекта Доплера, Peculiar velocities (собственные скорости) всех галактик должны были бы в сумме давать ноль. Однако данные свидетельствуют об обратном:
- Анализ Peculiar velocities галактик указывает на наличие слабого дрейфа в одном конкретном направлении.
- Этот феномен, получивший название «тёмный поток», подразумевает, что материя на сверхгигантских масштабах движется к одной точке, находящейся за пределами «космического горизонта».
Измерение невидимого: эффект Сюняева — Зельдовича 3:35
Для подтверждения этой теории ученые используют кинематический эффект Сюняева — Зельдовича (kSZ). Суть метода заключается в следующем:
- Массивные скопления галактик содержат раскаленную плазму с температурой до 100 миллионов Кельвинов.
- Фоновые фотоны реликтового излучения при прохождении через эту плазму приобретают дополнительную энергию (тепловой эффект Сюняева — Зельдовича).
- Если скопление обладает дополнительной скоростью (относительно хаббловского потока), возникает дополнительный доплеровский сдвиг — это и есть kSZ-эффект, позволяющий вычислить собственную скорость скопления.
Команда астрофизика Александра Кашлинского, используя данные спутника WMAP, проанализировала около 700 таких скоплений на расстоянии до миллиардов световых лет. По их утверждению, все они демонстрируют дрейф в одном направлении.
Спорность гипотезы и научная дискуссия 5:49
Гипотеза «тёмного потока» идет вразрез с устоявшимися представлениями о космологии, согласно которым Вселенная должна быть изотропной — то есть не иметь предпочтительных направлений.
- Команда миссии Planck, опираясь на более детальные данные, утверждает, что никакого «тёмного потока» не существует.
- Сторонники теории Кашлинского, повторно обработав данные Planck, настаивают, что аномалия по-прежнему видна в результатах наблюдений.
Если поток реален, он направлен в сторону созвездий Центавра и Гидры. Хотя в этом направлении находится «Великий аттрактор», он не может быть причиной дрейфа: «тёмный поток» затрагивает объекты на расстояниях до 2,5 миллиардов световых лет, что значительно дальше границ влияния Laniakea, сверхскопления, центром которого считается аттрактор.
Взгляд за горизонт: инфляция и другие «пузыри» 8:08
Если «тёмный поток» существует, ведущий канала предполагает, что он может быть «эхом» событий, произошедших до эпохи космической инфляции. В тот момент область пространства, которая сейчас находится за пределами нашего наблюдаемого горизонта, была достаточно близко, чтобы гравитационно влиять на нас.
Возможно, где-то там существует соседний «пузырь» Вселенной с избыточной плотностью материи, который своим гравитационным притяжением создал импульс, ощущаемый нами спустя 13,7 миллиарда лет. Разрешение этого спора требует создания более точных карт реликтового излучения и расширения выборки исследуемых галактических скоплений.
