Эксперт Владимир Сурдин: «На такие открытия смотрят, не то чтобы скептически, но с осторожностью»
В середине января на заседании Американского астрономического общества был заслушан доклад об открытии сверхбольшой структуры в далеком космосе, нарушающей традиционные представления ученых о Вселенной. Речь идет о Большом кольце неба в созвездии Волопаса, которое группа исследователей увидела на расстоянии 9,2 миллиарда световых лет от Земли. Его диаметр составляет около 1,3 миллиарда световых лет. Для сравнения — между Землей и Луной — 1,28 световой секунды.
Рисунок, изображающий Большое кольцо неба и Гигантсвкую дугу. Фото: Stellarium
Открытие сверхбольшой структуры, которое назвали Большим кольцом неба, совершила та же группа, которая летом 2021 года открыла в соседней области первую аналогичную структуру – Гигантскую дугу. Это аспирантка Университета центрального Ланкашира (Великобритания) Алексия Лопес, ее консультант – доктор Роджер Клоуз из Института Джереми Хоррокса Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и сотрудник Университета Луисвилля (США) Джерард Виллигер.
В обоих случаях исследователи использовали в работе Слоуновский цифровой обзор неба. Это проект широкомасштабного спектрального исследования изображений звёзд и галактик при помощи 2,5-метрового широкоугольного телескопа в обсерватории Апачи-Пойнт в штате Нью-Мексико.
И Гигантская дуга, и Большое кольцо неба, согласно выводу ученых, формируются из отдаленных галактик, подсвеченных квазарами (яркими источниками света в видимой Вселенной). Условно говоря, очень далекие и очень яркие квазары действуют как гигантские лампы, просвечивающие гораздо более тусклые промежуточные галактики, которые в противном случае остались бы невидимыми.
Эти структуры, по мнению астрономов-открывателей, меняют наше представление о том, как выглядит «средний» кусочек космоса. «По мнению космологов, текущий теоретический предел оценивается в 1,2 миллиарда световых лет, что делает Гигантскую дугу и Большое кольцо неба (поперечник Дуги – 3,3 миллиарда световых лет, окружность Кольца – около 4 миллиардов световых лет) в несколько раз крупнее.
«Может ли стандартная модель космологии объяснить эти огромные структуры во Вселенной просто редкими случайностями, или это нечто большее?» – задается вопросом Алексия.
Обе геометрические фигуры, заинтересовавшие ученых, видны на одном и том же расстоянии, рядом с созвездием Волопаса. Большое кольцо неба располагается рядом со звездой Алькаид (от турецкого ал-каид – «предводитель плакальщиц») Большой Медведицы. Объяснения этим двум сверхбольшим структурам, по словам Лопес, нет.
По мнению астрономов, теоретически объяснить подобные явления может конформная циклическая космология (от англ. «conformal cyclic cosmology» или «CCC»), предложенная лауреатом Нобелевской премии Роджером Пенроузом. Согласно его теории, Вселенная проходит через циклы, где в каждом предшествующем время в будущем стремится к бесконечности, и это оказывается условием для Большого взрыва для следующего. Кольца во Вселенной, предположительно, могут быть сигналом CCC, считают ученые.
Большое Кольцо расположено близко к 0 по оси X и охватывает примерно от -650 до +650 по оси X (что эквивалентно 1,3 миллиардам световых лет). Предоставлено: Университет Центрального Ланкашира.
Другим объяснением может быть эффект прохождения космических струн. Космические струны, по мнению ученых, представляют собой нитевидные «топологические дефекты» огромных размеров, которые могли возникнуть в ранней Вселенной. Другой лауреат Нобелевской премии, Джим Пиблс, недавно выдвинул гипотезу, что космические струны могут играть роль в крупномасштабном распределении галактик.
Более того, открытое Большое кольцо и Гигантская дуга вместе могут образовать еще большую единую структуру, и тогда вызов традиционному космологическому принципу станет еще более убедительным.
Прокомментировать данные открытия мы попросили кандидата физико-математических наук, старшего научного сотрудника Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга, доцента физического факультета МГУ Владимира СУРДИНА.
— Данные структуры удивили астрономов своими размерами. Дело в том, что старая космология оперировала более простыми представлениями о Вселенной. Чтоб решать уравнение общей теории относительности, надо было что-то упростить. Еще лет 20 назад предполагалось, что Вселенная в среднем однородна, что все перепады плотности: планеты – пустота – звезды – пустота – чувствительны только в малых масштабах, но если взять большие куски пространства размером сотни миллионов световых лет, то где ни посмотри, они везде одинаковы. То есть, представлялось, что Вселенная — это такой более-менее однородный кисель. Это, в принципе, недалеко от правды, но чем точнее мы наблюдаем, тем больше тонких различий замечаем в строении разных областей Вселенной.
Последние несколько лет это стало уже напрягать космологов. Например, полет нового космического телескопа «Джеймс Уэбб», который летает третий год, выявил два непонятных свойства Вселенной. Во-первых, в ней очень рано, почти сразу после начала расширения, сформировались первые звездные галактики. Мы всегда предполагали, что это должно было произойти позже. Гравитации нужно было определенное время, чтобы из однородного вещества создать плотные комочки звезд, а из них – галактики.
Во-вторых, космологов озадачили гигантские черные дыры, которые давно обнаружились в центрах галактик. Мы думали, что они постепенно набирали свою массу, поглощая окружающее вещество. Но «Джеймс Уэбб» и другие телескопы обнаружили, что гигантские, или сверхмассивные черные дыры, которые в миллиарды раз массивнее нашего Солнца, образовались довольно быстро после расширения Вселенной.
— Довольно быстро, это через сколько?
— Спустя всего около 500 миллионов лет.
– Таким образом, не исключено, что и открытые Кольцо с Дугой – это реальные, хоть и противоречащие старой космологической модели объекты?
— Судя по публикации, их относят к галактикам, собранным в группы не случайным образом, а в виде геометрических структур. Но тут надо быть острожными. На моей памяти неоднократно обнаруживались подобные структуры из звезд – «звездные кольца», «цепочки из звезд». Потом выяснялось, что они были рождены всего лишь особенностью человеческого зрения. Глаз очень любит такую простую геометрию: среди случайно разбросанных зерен выискивать какие-то геометрические фигуры. Возьмите горсть какой-нибудь крупы, насыпьте на стол и вы увидите, окружности и треугольники из крупинок. Поэтому на такие открытия смотрят, не то чтобы скептически, но с осторожностью, мол: «Посмотрим, что из этого получится. Надо еще подождать». Может, это тоже случайные конфигурации, никакого смысла не имеющие. Но с таких же казалось бы легкомысленных на первых взгляд открытий, могут произойти и серьезные перевороты в науке.
