Один из фундаментальных столпов современной космологии, возможно, начинает шататься. Исследование, опубликованное в журнале «Nature», обнаружило доказательства того, что на самых больших наблюдаемых масштабах Вселенная, возможно, ведет себя не одинаково во всех направлениях.

«Мы обнаружили сеть огромных нитей и стенок из галактик, которые остаются выровненными и взаимосвязанными на протяжении миллиардов световых лет», — говорит Франческо Силос Лабини, научный директор по физике в Исследовательском центре имени Энрико Ферми в Италии и ведущий автор исследования.

Чтобы объяснить это открытие, Силос использует гораздо более простую аналогию, чем любое математическое уравнение. Представьте себе карту Вселенной, на которой каждая галактика обозначена одной точкой. Если Вселенная действительно становится однородной на самых больших масштабах, объясняет он, должна наступить точка, в которой карта будет выглядеть практически одинаково во всех направлениях. Подобно фотографии, рассматриваемой с большого расстояния, её детали постепенно сливались бы, пока не остался бы лишь почти однородный фон.

Но это не то, что обнаружили Силос и его коллега Марко Галоппо.

«Идея о том, что Вселенная становится статистически однородной на достаточно больших масштабах, позволяет нам описывать её с помощью относительно простых математических моделей», — говорит Силос. Однако их наблюдения указывают на то, что реальная Вселенная, возможно, остаётся более структурированной и направленно организованной, чем предполагает эта картина.

Другими словами, организация этих обширных космических сетей не исчезает по мере изучения всё более обширных областей Вселенной. Вместо того чтобы постепенно растворяться в безликом фоне, крупнейшие структуры Вселенной сохраняют узнаваемые узоры даже на масштабах, где, согласно стандартной космологической модели, эти узоры уже не должны быть обнаружимы.

Однако исследователи подчеркивают, что этот вывод требует важной оговорки. Он не означает, что у Вселенной есть единственная предпочтительная ось или направление.

«Мы не утверждаем, что у всей Вселенной есть одно предпочтительное направление, как будто через пространство проходит космическая стрелка», — говорит Силос. «То, что мы обнаружили, гораздо более тонко».

Вместо этого команда обнаружила когерентные узоры в распределении галактик, которые сохраняются на чрезвычайно больших расстояниях.

По мере увеличения объема наблюдаемой Вселенной галактики в конечном итоге должны стать неотличимыми от однородного фона, подобно размытой фотографии из приведенной ранее аналогии. «Вместо этого, по мере расширения нашего поля зрения, продолжают появляться новые когерентные структуры», — говорит Силос. «Вместо того чтобы сходиться к однородности, космическая паутина остается организованной на всё более крупных масштабах».

Этот вывод стал кульминацией более чем двух десятилетий исследований. С начала 2000-х годов Силос пытался ответить на вопрос, который редко проверяется напрямую: откуда мы на самом деле знаем, что Вселенная становится однородной и изотропной на достаточно больших масштабах? (Изотропная среда обладает одинаковыми физическими свойствами во всех направлениях.)

По мере того как каталоги галактик с годами пополнялись, астрономы также начали обнаруживать структуры, гораздо более крупные, чем считалось возможным ранее. Данное исследование представляет собой последний шаг в этой линии исследований, в котором представлен новый статистический метод измерения крупномасштабной структуры Вселенной.

Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи проанализировали положения почти 47 миллионов галактик, наблюдавшихся с помощью спектроскопического прибора «Dark Energy Spectroscopic Instrument» (DESI), охватывающих примерно 11 миллиардов лет космической истории. Вместо того чтобы просто искать предпочтительное направление, они разработали новый статистический метод, позволяющий определить, сохраняют ли ориентации миллионов пар галактик когерентные закономерности даже в масштабах, приближающихся к одному гигапарсеку — примерно 3,26 миллиарда световых лет.

Если будущие наблюдения подтвердят эти результаты, космологам, возможно, придется пересмотреть, как на самом деле возникает крупномасштабная однородность и в полной ли мере современные модели тёмной материи, гравитации и формирования структур описывают эволюцию Вселенной. Однако прежде чем говорить о научной революции, эти результаты необходимо независимо повторить с использованием более обширных наборов данных — как с помощью методологии авторов, так и с помощью альтернативных подходов.

«В конечном счёте, вопрос не в том, права наша статья или нет, — говорит Силос. — Вопрос в том, говорит ли нам природа что-то новое о Вселенной в самых больших масштабах. Если будущие исследования подтвердят наши выводы, это приведет к более полному пониманию космической структуры. Если нет, мы узнаем нечто не менее ценное об ограничениях наших методов. В любом случае наука продвинется вперед».