Пульсирующая Вселенная - Николай Николаевич Горькавый

будет одновременно и неоднородной. Разница лишь в том, что анизотропия измеряется в шкале наблюдаемых углов, а неоднородность может измеряться вдоль радиуса, взятого в какой-то конкретной части неба. Как показывают недавние работы, существуют очень серьезные факты, свидетельствующие в пользу глобальной неоднородности Вселенной, и один из этих фактов — неоднородность постоянной Хаббла, основного параметра космологических моделей.

17.1. Постоянная Хаббла вдали и вблизи

Я хотел провести различие между наукой и псевдонаукой, прекрасно зная, что наука часто ошибается и что псевдонаука может случайно натолкнуться на истину.

Карл Поппер (1972)

В закон Хаббла — Леметра V  H × R, по которому можно вычислить скорость убегания V от нас любой галактики с известным расстоянием R, входит постоянная Хаббла H. Из анализа реликтового излучения, сделанного по данным спутника «Планк», была найдена величина постоянной Хаббла: H  67,4  0,5 км с–1 Mnc–1. Из этой величины следует, что галактики, разделенные расстоянием в один мегапарсек (то есть 3,26 миллиона световых лет), разбегаются со скоростями 67,4 км/с. Это измеренное значение постоянной Хаббла относится к периоду образования реликтового излучения, так что это оценка той постоянной Хаббла, которая была 380 тысяч лет после Большого взрыва.

Адам Рисс, получивший Нобелевскую премию за открытие ускоренного расширения Вселенной, активно занимается измерением постоянной Хаббла по наблюдениям цефеид и сверхновых. Результаты Рисса и его соавторов указывают на то, что постоянная Хаббла равна H  73,2  1,3 км с–1 Mnc–1. Это измерение получено не анализом фонового излучения, а методом, который основан на измерении расстояний до цефеид и сверхновых, то есть это измерение современной постоянной Хаббла, основанное на достаточно близких объектах.

Цефеиды — это пульсирующие звезды, период пульсаций которых растет с реальной светимостью, поэтому они могут служить космическими маяками для определения расстояния. Светимость сверхновых звезд определяется по различной динамике вспышек. Чем ярче вспыхивает сверхновая, тем медленнее падает ее светимость после вспышки. По скорости падения этой светимости удается определить реальную светимость сверхновой в момент взрыва и, соответственно, расстояние до нее. Группой Рисса были вычислены расстояния до 2400 цефеид и 300 сверхновых в 19 галактиках. Расстояние до ближайших цефеид было откалибровано методом параллакса. В анализе использовались данные астрометрической обсерватории «Гайя», которая была запущена в 2013 году Европейским космическим агентством и изучила положение и светимость более миллиарда звезд.

Группа Рисса измерила постоянную Хаббла тремя различными способами, используя цефеиды и сверхновые, которые располагаются сравнительно недалеко от нас по космологическим масштабам. Статистическая значимость разницы измерений группы Рисса и величины постоянной Хаббла, определенной по реликтовому излучению и относящейся к ранней Вселенной, достигает 4–5 , что означает надежно установленный факт (в науке, как правило, разница между двумя значениями считается достоверной, если она достигает трех сигма или среднеквадратичных отклонений)[18].

Если постоянная Хаббла меняется в зависимости от расстояния почти на 10 %, то это означает, что Вселенная неоднородна. В совокупности с данными об анизотропии это ставит под сомнение все простые космологические модели, основанные на изотропии и однородности.

17.2. Подрыв основ современной феноменологической космологии

Это не просто разные результаты двух экспериментов. Мы наткнулись на нечто принципиально различное. В первом случае у нас имеется измерение того, насколько быстро расширяется наблюдаемая Вселенная. Во втором — предсказание, основанное на физике ранней Вселенной и наблюдениях о том, как быстро она должна расширяться. И, так как полученные значения не совпадают, возникает очень большая вероятность того, что мы что-то упускаем в космологической модели, которая связывает две эпохи.

Адам Рисс (2019)

Космология Фридмана базируется на простейшем предположении об однородности и изотропии Вселенной. Теория инфляции встраивалась в космологию Фридмана, задавая в ней нужные параметры в рамках каких-то гипотез, но сохраняя постоянство «постоянной Хаббла» (извините за тавтологию) по всему пространству Вселенной. Постоянная Хаббла, которая задает темп расширения Вселенной, должна быть постоянной во всех точках пространства в данный момент времени, хотя и скорость расширения Вселенной, и постоянная Хаббла меняются со временем. Переменность во времени расширения Вселенной описывается параметром Хаббла.

Как мы видели в предыдущих параграфах, постоянная Хаббла меняется по небу по квадрупольной моде с амплитудой в 10–15 % (см. илл. 15) и падает с расстоянием на 10 %, что ставит под вопрос и постоянство «космологической постоянной». Если этот фундаментальный параметр космологических моделей не является постоянным, то это разрушает не только теорию инфляции, но и всю космологию, основанную на уравнениях Фридмана 1922 года. Значит, эти уравнения должны быть модифицированы, обобщены на случай анизотропной и неоднородной Вселенной. Это не теоретическая идея, которая возникла на поле космологии среди сотен других идей, а вывод из наблюдательных данных, которые указывают на то, что модель изотропной и однородной Вселенной неполна и противоречит ряду надежно установленных фактов. Отметим, что анизотропные вселенные Бианки не подходят на роль такой обобщенной космологии из-за упрощающего предположения об их однородности.

Прабхакар Тивари с соавторами (Tiwari et al., 2022) в статье в одном из ведущих астрофизических журналов показали, что крупномасштабные возмущения («моды супергоризонта») могут объяснить «напряжение» в измерениях постоянной Хаббла, а также целый ряд анизотропных феноменов: аномалии квадруполя-октуполя реликтового излучения; поляризации излучения квазаров и других, связанных с «дьявольской осью». Нетрудно заметить, что Тивари с соавторами записывают такое же уравнение для возмущения метрики, которое использовали Горькавый и Васильков в статье 2018 года (см. уравнение (23) в Приложении II). Разница лишь в том, что Горькавый и Васильков используют возмущение от растущей черной дыры, а Тивари с соавторами берут обычную синусоиду. Можно сделать вывод, что работа Тивари с соавторами подтверждает перспективность объяснения многочисленных анизотропных эффектов в рамках циклической космологии, где присутствует возмущающее воздействие от растущей черной дыры.

Джеймс Кресуэл и Павел Насельский выдвинули интересную гипотезу, что вокруг «дьявольской оси» существует перпендикулярная зона (или кольцо), в которой концентрируются такие феномены, как Холодное Пятно Эридана[19] в реликтовом излучении. Можно выдвинуть схожую гипотезу, только со смещением на 90 градусов: предположить, что направление на центр Вселенной близко к положению Южного полюса на небе, там самым на кольцо, перпендикулярное этой оси, попадут и Холодное Пятно, и ось дипольной компоненты реликтового излучения (как и оси других мультиполей).

В нашем обсуждении мы не затронули многие другие исследования, указывающие на анизотропию и неоднородность нашего мира, в частности:

• вопрос о возможном вращении Вселенной, чему было посвящено немало работ Веры Рубин с соавторами;

• «дипольный репеллер» — точка на небе, от которой галактики словно отталкиваются;

• «темный поток»,