Anisotropy buys back

Loaded Dice
3 min readApr 8, 2020

--

Пока в мире бушует (при посильной поддержке статистиков медицинских учреждений и паникеров из обсиженных бэби-бумерами правительств) пандемия уханьского коронавируса, перемещение по планете фактически парализовано, а открытые границы в Европе и Америке уходят в область ностальгических воспоминаний, самое время усомниться в чем-то не менее фундаментальном, нежели права подданного развитых стран на труд и свободу передвижения. Например, в изотропии расширения Вселенной.

Около полутора лет назад опубликованы уточненные данные измерений актуального значения постоянной Хаббла методом “линейки обратных расстояний”, лишний раз указавшие на неустранимое расхождение в двух группах методов, применяемых для этой цели. С тех пор появились и результаты, словно бы застрявшие на полпути между ними: так, измерение постоянной Хаббла методом TRGB (вершины ветви красных гигантов), при котором светимость почти не зависит от содержания элементов тяжелее гелия или от массы звезды, дает 69.8±1.9 (км/с)/Мпк, а замеры по (кажущемуся) сверхсветовому движению джета, связанного с гравиволновым событием GW170817, — 70.3±5.2 (км/с)/Мпк.

В целом, однако, можно утверждать, что результаты, получаемые с опорой на данные о микроволновом реликтовом излучении и относящиеся к ранней Вселенной, систематически склоняют исследователя к “нижней планке” постоянной Хаббла, около 66 (км/с)/Мпк, а результаты, основанные на калибровочных “масштабных рулетках” в поздней — “новой и современной” — Вселенной, благоприятствуют продвижению к “верхней планке”, около 73 (км/с)/Мпк. Эта кластеризация противоречит интуитивным для ΛCDM и близких к ней теорий представлениям. Большинство космологов полагают, что H(t) по мере дальнейшего взросления Вселенной должна падать. Следовательно, чтобы объяснить завышенное относительно “нижней планки” значение постоянной Хаббла, следует либо приписать Вселенной более молодой возраст, либо умалить скорость распространения звука в первозданной плазме.

В новом и уже успевшем произвести сенсацию исследовании ученых университетов Бонна и Кембриджа предложен тест на анизотропию расширения Вселенной по масштабному соотношению параметров, один из которых, а именно температура, может быть измерен однозначно и без всяких допущений относительно космологической структуры мироздания.

Для этого сформировано три выборки — в общей сложности 842 гомогенно распределенных скопления галактик, активных в рентгеновском диапазоне, и построена диаграмма зависимости между их светимостью и температурой. Далее проверялось, не наблюдается ли значимое расхождение в показателях светимости в зависимости от направления при одинаковом красном смещении. Противу ожиданий, оно составило аж 30 ± 7% на уровне статистической значимости около 4σ:

Комбинируя различные применяемые методы измерения постоянной Хаббла по трем каталогам скоплений для построения полной карты неба, удается разграничить небесную сферу на полусферы с предпочтительными полюсами ускоренного и замедленного движения, именно: наинизшее значение постоянной Хаббла 65.20± 1.48 (км/с)/Мпк в сторону точки с координатами (l, b) = (303◦ , −27◦ ) (замеры по 237 скоплениям), а наивысшее 76.64 ± 1.41 (км/с)/Мпк в сторону точки (l, b) = (34◦ , +26◦ ) (замеры по 302 скоплениям); нулевая гипотеза изотропии отвергается на уровне статистической достоверности около 5.59σ (в предположении стабильного наклона скейлинговой зависимости на диаграмме). Если наклону позволено варьироваться, статистическая достоверность снижается до 4.55σ, а полюса слегка смещаются к (l, b) = (312◦ , −21◦ ) и (l, b) = (45◦ , +21◦ ).

Показательно, что самый экстремальный диполь отклонен на целых 57 градусов от ориентации, ожидаемой из результатов исследования анизотропии реликтового микроволнового излучения; в общем же предпочтительно ощутимое, на 80–120 градусов, угловое разделение направлений максимальной анизотропии, а не дипольная ориентация.

Амплитуда и ориентация анизотропии сохраняются даже после учета разнообразных источников погрешностей, таких, как скопления с высоким поглощением и повышенной металличностью. Разумеется, пока невозможно судить, вызван ли этот эффект воздействием скрытого (вне)галактического фактора, влияющего на поглощение рентгеновских фотонов и, следовательно, на измерения скейлинговой зависимости, или же еще более фундаментальными космологическими причинами вроде анизотропии темной энергии. Если справедливо первое, то изотропия Вселенной, к радости составителей университетских учебников, устоит, но все ранее опубликованные результаты потребуют поправки на такой фактор.

LoadedDice

--

--

Loaded Dice

Мое терпение имеет более одной причины. Slavic Lives Matter