В новом исследовании ученые из Национальной астрономической обсерватории Китайской академии наук столкнулись с тем, что движение пар галактик вокруг массивных галактических групп противоречит Стандартной модели космологии. Новые данные подразумевают, что галактики начали свое движение позже, то есть наша Вселенная тоже моложе, чем считалось до сих пор — возможно, ученые «накинули» ей более миллиарда лет.
«Вокруг света» объяснил, кто и как пытается установить, сколько миллиардов лет существует этот мир.
Как считают возраст Вселенной
Общепринятая космологическая модель описывает Вселенную, которая начала расширяться после Большого взрыва за счет доминирующих в ней темной энергии и темной материи. И скорость ее расширения постоянно увеличивается. Последние (на момент публикации этой новости) расчеты в рамках этой теории выполняли на основе данных, собранных обсерваторией «Планк» Европейского космического агентства около десяти лет назад. Измерения реликтового излучения позволили уточнить так называемую постоянную Хаббла (описывает скорость расширения Вселенной) и возраст нашей Вселенной — согласно им, с момента Большого взрыва прошло около 13,8 миллиарда лет.
Эту же стандартную модель ученые используют, чтобы моделировать развитие и рост массивных структур Вселенной: галактик, их скоплений и сверхскоплений. Например, Млечный Путь находится внутри Местной группы, где доминирует вместе со спиральной галактикой Андромеды. К ним примыкают галактики поменьше, всего в группе их более ста. У самых крупных галактик тоже есть спутники — это галактики меньше по массе или вовсе карликовые, которые под действием гравитации обращаются по орбите вокруг основных.
Непредсказуемый хаос
В новом исследовании команда изучала пары таких галактик-спутников в 813 группах на удалении около 600 миллионов световых лет от Земли. Авторы использовали наблюдения проекта «Слоуновский цифровой небесный обзор» (Sloan Digital Sky Survey, или SDSS), получаемые из обсерватории Апачи-Пойнт (Нью-Мексико, США).
Ученые выделяли два самых больших спутника в каждой такой группе и обнаружили, что во многих парах спутники двигаются вокруг своей основной галактики в противоположных направлениях относительно друг друга. Количество таких пар оказалось гораздо больше, чем предсказывали компьютерные симуляции массивных скоплений, основанные на стандартной модели с данными миссии «Планк».
По словам специалистов, это было бы нормальным явлением, если бы спутники относительно недавно примкнули к этим группам и вышли на орбиту более крупных галактик в них. Но если считать, что они объединились, когда это предсказывает общепринятая модель, то большинство спутников должны были уже достичь динамической синхронности и двигаться в одном направлении. Однако это не так.
«Мы обнаружили, что галактики-спутники, похоже, лишь недавно объединились в свои группы — с более сильным сигналом продолжающейся сборки по сравнению с моделированием с параметрами Планка», — сказала астрофизик Го Ци.
«Это говорит о том, что Вселенная моложе, чем предполагалось планковскими наблюдениями реликтового излучения», — делает вывод Го Ци.
Парадокс возраста Вселенной
Новая работа не подразумевает точного количественного расчета, чтобы определить, насколько меньше может быть возраст Вселенной. На этот вопрос, возможно, ответит другой парадокс космологии, который тоже сейчас изучают, — напряжение Хаббла. Он заключается в том, что при разных измерениях — глобальном и локальном — распределение вещества и скорость расширения Вселенной отличаются.
По «Планку» она составила 67,8 километра в секунду на мегапарсек; при такой скорости возраст Вселенной — около 13,8 миллиарда лет. А согласно наблюдениям за взрывами сверхновых, постоянная Хаббла составила 73,2 км/с/Мпк; тогда возраст нашей Вселенной — 12,6 миллиарда лет. То есть она может быть на 1,2 миллиарда лет моложе. И оба этих измерения постоянной Хаббла считаются безупречными, что и создает парадокс.
Пока ученые не знают, как его разрешить: объяснение может скрываться в неизвестных до сих пор свойствах темной материи, как считают одни эксперты, другие вообще утверждают, что темной материи не существует. Авторы нового исследования признают, что для ответа необходимо больше данных. Например, подтверждение таких же явлений в более крупных и далеких сверхскоплениях галактик. Однако их удаленность и наши технические возможности пока не позволяют провести более достоверные измерения.
