Close up shop

В ваше время наблюдения за массоэнергетической плотностью показывали результаты в десять-двадцать раз ниже критического уровня. Вследствие этого Вселенную считали открытой. Позднее ученые пришли к теоретическим выводам, согласно которым Вселенная должна находиться непосредственно на рубеже между открытой и замкнутой геометриями. Начались экспериментальные поиски недостающей материи, и понемногу ее удалось обнаружить. Продолжала существовать неуверенность, однако они решили, что расширение вселенной будет продолжаться вечно, но постоянно замедляться. В таком случае точка Омега никогда не возникла бы. Наконец изменилось и это мнение. По причинам, которых мы все еще не понимаем, недавние замеры обнаружили значительно более высокий уровень массо-энергетической плотности, превышающий критический. Это указывает на замкнутый характер вселенной. Однажды, спустя много миллиардов лет, конечное состояние будет достигнуто.

Чарльз Шеффилд, И снова завтра, снова завтра

Если вы хотя бы изредка интересуетесь современным состоянием астрономии, космологии и физики высоких энергий, вам нет нужды напоминать, как в начале десятилетия неплотно пригнанный оптоволоконный кабель экспериментальной установки в итальянском Гран-Сассо разрушил академическую карьеру руководителей проекта OPERA и похоронил кратковечные надежды на открытие сверхсветового движения нейтрино (нейтринной астрономии, впрочем, сей конфуз не помеха).

Эта поучительная история лишний раз всплывает в памяти при виде свежей публикации международного коллектива ученых во главе с итальянскими физиками Алессандро Мелькьорри и Элеонорой ди Валентино.

Изучив расхождения между прошлогодними данными (далее PL18) наблюдений анизотропии микроволнового реликтового излучения и прогнозом стандартной нынешней космологической модели ΛCDM, исследователи заключили, что предпочтение, отдаваемое плоской топологии Вселенной, может “маскировать серьезный кризис” теоретической космологии, граничащий с заговором мировой закулисы: варьируя параметры кривизны космологической метрики, можно добиться возрастания статистической значимости отклонений, и амплитуда гравитационного линзирования микроволнового фона будет лишь увеличиваться. Более того, проявятся и другие расхождения космологических наблюдаемых с теорией на низких значениях красного смещения (z < 3), прежде всего это касается измерений космологических расстояний методом “масштабной рулетки” барионных акустических осцилляций.

Ученые подчеркивают, что еще в 2013 году обработка девятилетнего багажа данных со спутника WMAP дала сходное значение кривизны Вселенной (-0.037 на уровне достоверности 68% в использованных обозначениях), впрочем, низведенное до нуля после согласования с другими экспериментальными выборками. Предпочитаемая авторами модель оперирует значением -0.0438 (в использованных обозначениях).

Если убрать предположение о плоской структуре Вселенной и позволить значению кривизны космоса варьировать, расхождение данных PL18 и БАО становится значимым на уровне достоверности 95%, в разительном противоречии с получаемом тривиальными методами ΛCDM значением кривизны 0.0008 для того же уровня достоверности. Каждая точка набора данных БАО отстоит по крайней мере на 3σ от выборки PL18.

Что до карт гравитационного линзирования микроволнового фона, то они получаются из четырехточечного коррелятора того же “Планка”, и предпочтение модели замкнутой Вселенной положительной кривизны возрастает при переходе от данных 2015 года (PL15) к PL18. Это крайне подозрительно, однако если наблюдения PL18 более точны, они представляются вызовом для инфляционных теорий, особенно связанных с вечной инфляцией. Но не слишком угрожающим: модели с положительной кривизной (т.е. инфляции в замкнутой Вселенной) разработать можно, и они требуют куда менее тонкой настройки, чем тюнинг космологической постоянной с точностью до 10 в -122-й степени — любимое пугало сторонников антропного принципа. Более интересно, что они устанавливают характеристичную крупномасштабную “отсечку” первозданных флуктуаций плотности на уровне примерно 10 Гпк, что неплохо согласуется с низкой квадрупольной анизотропией реликтового излучения.

Наконец, следует напомнить, что еще до работ ди Валентино с сотр. сходные проблемы согласования экспериментальных данных с ΛCDM (и особенно постоянной Хаббла) для плоской Вселенной наблюдались у группы проекта KiDS, где тоже анализировали гравитационное линзирование реликтового фона. Даже в предположении справедливости ΛCDM данные KiDS и PL18 расходятся на уровне 2.3σ, а если позволить кривизне Вселенной варьироваться, расхождение превысит 3.8σ. Кроме того, в галактических окрестностях Солнца известна “мафусаилова звезда” HD 140283, чей возраст оценивается в 14.5 ± 0.8 млрд лет: это значение, конфликтующее с общепринятым значением возраста Вселенной и сильно напрягающее теоретиков, авторы рассматривают как дополнительный, хотя и слабый, аргумент в пользу моделей с замкнутой геометрией.

По мнению ди Валентино с коллегами, тот факт, что расхождение с теорией сохраняется после комбинирования данных по линзированию с результатами измерений крупномасштабной структуры Вселенной по наблюдениям за сверхновыми типа Ia и барионными акустическими осцилляциями, говорит против гипотезы о присутствии скрытых систематических ошибок в PL18 по сравнению с PL15 (эти последние согласуются с банальной плоской моделью космоса).

Ранее для объяснения аномалий PL18 уже предлагались, например, феноменологические параметризации уравнения состояния космологической темной энергии, уводящие эйнштейновский Λ-член в область “фантомных” решений. Впрочем, генерация таких поправок является почти обязательной для любого постдока, который надеется получить постоянную должность в престижном университете и избежать репатриации в Индию или Китай.

Как и следовало ожидать, уже доступен и ожидает публикации конкурирующий препринт, основанный на CAMSpec, где все выводы ди Валентино с сотр. приравниваются к миражу на горизонте событий.

LoadedDice