Утечка галактик объяснена работой вселенной-сестры

Колоссальный поток скоплений галактик, удалённый от нас на 3 миллиарда световых лет, простирающийся на сотни мегапарсек и бегущий со скоростью порядка тысячи километров в секунду, являет собой огромный след от взаимодействия нашей Вселенной с другой вселенной. К такому выводу подводят работы двух групп астрофизиков и космологов.

В прошлом году Александр Кашлинский (Alexander Kashlinsky) и его коллеги из космического центра Годдарда обнаружили гигантских размеров поток галактических кластеров, несущихся на огромной скорости в одном направлении. Это загадочное явление вселенских масштабов получило название "Тёмный поток" (Dark flow), по аналогии с двумя другими тайнами космоса — тёмной материей и тёмной энергией.

Если наше пространство представить в виде стола, а видимую материю — в виде лужиц воды на нём, то похоже, что нашу Вселенную кто-то слегка наклонил.

По сравнению с прошлогодней работой Кашлинский (на фото) и его коллеги распространили измерения не просто на большее число кластеров, но на кластеры с большим красным смещением, что позволило заглянуть глубже в космос (фото NASA/GSFC).

Позднее несколько специалистов высказали сомнения в корректности вычислений Александра и его команды, поставив под вопрос само существование потока. Критика продолжается и сейчас. Однако в свежей работе (статья опубликована на сервере arXiv.org) Кашлинский и ряд учёных из США, Испании и Британии невозмутимо сообщают, что получили дополнительное подтверждение реальности феномена и вычислили новые его параметры.

Авторы исследования обобщили данные, собранные за пять лет зондом WMAP, снимающим реликтовое излучение. На картину последнего влияет как ранняя история Вселенной, так и наличие больших скоплений материи в современную эпоху (эффект Сюняева – Зельдовича — SZ effect). Потому, анализируя микроволновый фон, можно вычислять распределение и перемещение галактических кластеров по небу. В новой работе их число превысило тысячу.

Кашлинский по-прежнему утверждает, что аномалия, вероятно, вызвана неравномерной структурой самого пространства-времени в период перед космической инфляцией (Cosmic inflation), то есть в первые мгновения после рождения нашего мира. Это противоречит логичному представлению, что любые флуктуации в том новорождённом сверхплотном образовании, которое стремительно раздулось, образовав видимый мир, должны быть хаотичными, случайными и потому не могут иметь каких-то предпочтительных "направлений".

При этом, добавляют исследователи, увеличенная благодаря расширению Вселенной эта странная неравномерность, в одной из возможных своих интерпретаций, может представлять собой окно, позволяющее заглянуть в ландшафт мультивселенной (Multiverse).

И в любом случае выходит, что колоссальный поток кластеров – это след от воздействия чего-то, что ныне находится за пределами теоретически возможного наблюдения.

Корректно представить себе мультивселенную сложно: пузырьки-вселенные, заключённые в некоем общем шаре, – очень грубая аналогия (фото Giuseppe Bognanni/flickr.com).

Как следует из ещё одной свежей работы, если гипотеза мультивселенной верна, количество образовавшихся некогда вселенных просто чудовищно велико. Перед периодом космической инфляции, то есть процессом, который в одном из вариантов картины мироздания и разделил всё эти вселенные, они могли взаимодействовать между собой.

О возможности такого хода событий рассуждает вторая исследовательская группа под руководством космолога Лауры Мерсини-Хотон (Laura Mersini-Houghton) из университета Северной Каролины (UNC).

Статья Мерсини-Хотон (на снимке) и её коллег вышла на всё том же arXiv.org (фото с сайта wunc.org).

Она утверждает, что за рождение тёмного потока ответственна квантовая сцепленность (Quantum entanglement) нашей Вселенной и вселенной-соседки.

По аналогии с квантовой запутанностью разлетающихся в разные стороны субатомных частиц сцепленность двух сестринских вселенных может быть упрощённо представлена как наличие некой силы, простирающейся из-за горизонта нашего мира и оказывающей влияние на крупномасштабное распределение галактических кластеров.

Само же запутывание произошло в первый миг после Большого взрыва, в момент, когда будущие вселенные представляли собой ещё крошечные "пузыри" вакуума, соседствующие друг с другом. И тут важно пояснить, что даже при принятии гипотезы мультивселенной учёным ещё приходится выбирать между разными вариациями, объясняющими – что же это такое.

Согласно классификации космолога Макса Тегмарка (Max Tegmark) из Массачусетского технологического института, всё, что существует за пределами наблюдаемой Вселенной, может быть разделено на четыре иерархических уровня, каждый из которых отражает всё большее отличие "загоризонтного мира" от нашего. Эти уровни построены так, что вложены один в другой.

1 – обычный мир (с теми же законами), но лежащий за пределами нашего космического горизонта, иначе говоря, за границами нашего объёма Хаббла (Hubble volume), главное отличие – начальные условия и, как следствие, распределение материи. Об объёме Хаббла мы подробнее ещё скажем. 2 – множество вселенных-пузырей, разделившихся в процессе космической инфляции и различающихся физическими константами, элементарными частицами и, быть может, даже размерностью. 3 – многомировая интерпретация квантовой механики (в одной вселенной кот Шрёдингера жив, в другой – мёртв). 4 – конечный ансамбль (Ultimate Ensemble) – совокупность всего, что только возможно, собрание групп вселенных, отличающихся законами физики или математическими уравнениями, по которым они построены.

Иерархия мультивселенной по Тегмарку (иллюстрация Max Tegmark).

Объём Хаббла — это сфера, за пределами которой объекты вследствие расширения Вселенной удаляются от наблюдателя, опережая скорость света. Иногда термин "Объём Хаббла" применяют как синоним "наблюдаемой Вселенной", хотя это не строго идентичные понятия.

Фактически мир можно представить как бесконечную совокупность объёмов Хаббла, и каждый из них в некотором смысле – своя вселенная (помните четыре уровня Тегмарка?). Однако, прежде чем объёмы разошлись, они взаимодействовали, и отпечаток этого взаимодействия – аномалии в крупномасштабном распределении материи в наблюдаемом нами мире.

Об этом и пишет Лаура в своей работе. Образно говоря, "давление" новорождённых вселенных – мыльных пузырей друг на друга привело к силам, которые сгенерировали огромные неравномерности в распределении галактических кластеров в нашей собственной Вселенной.

Визуализация трёхмерной структуры Вселенной, видимой с нашей позиции (центр круга), фактически перед нами визуализация объёма Хаббла. Пятнышки света – это не галактики и даже не их скопления, а скопления скоплений галактик – суперкластеры (supercluster) – самые большие известные структуры в космосе. Масштабная линейка равна миллиарду световых лет. Наш дом здесь обозначен как Сверхскопление Девы (Virgo Supercluster) – это система, включающая десятки тысяч галактик, в том числе нашу собственную – Млечный Путь (иллюстрация Richard Powell).

Если это предположение Мерсини-Хотон верно, выходит, что данные, извлечённые из микроволнового фона, впервые в истории могут предоставить нам информацию о чём-то, лежащем ныне за пределами нашего мира, и принести доказательства, что он — только малая часть куда более масштабной реальности.

Тут надо отметить, что открытая в 2007-м громадная дыра во Вселенной (WMAP Cold Spot) была несколькими месяцами ранее предсказана на кончике пера именно командой Мерсини-Хотон, и именно в русле описанной выше гипотезы.

По последним оценкам, WMAP Cold Spot (пятно обведено кружком) представляет собой область пространства поперечником порядка полмиллиарда световых лет, в котором практически ничего нет (иллюстрация Rudnick/NRAO/AUI/NSF, NASA).

Столь необычный объект (вернее, отсутствие в этом обширнейшем регионе космоса чего бы то ни было, за исключением, быть может, тёмной энергии) Лаура объясняет схожим образом, что и возникновение тёмного потока: отпечатком взаимодействия между нашей Вселенной и вселенной-соседкой или сестрой, учитывая совместное их рождение.

Однако эта версия механизма генерации WMAP Cold Spot оспаривается некоторыми учёными и считается альтернативной. Как является предметом дискуссии и "мультивселенская версия" рождения тёмного потока (его, что интересно, Мерсини-Хотон тоже предсказала за пару лет до открытия).

Две новые работы космологов – лишь первые попытки приоткрыть завесу тайны над этой вселенской рекой. Александр, Лаура и их соратники полагают, что её течение может вынести наш кораблик познания к берегам абсолютно неизведанным.