"Все наши предположения были ложными": ученые выдвинули прорывную теорию возникновения Вселенной

В основе современного понимания мироздания лежит стандартная космологическая модель. Согласно ей Вселенная родилась в результате Большого взрыва около 13,8 миллиарда лет назад. Одним из ключевых и наиболее убедительных доказательств этой теории является космическое микроволновое фоновое излучение (КМФИ), также известное как реликтовое излучение или "послесвечение". 

Реликтовое излучение

Считается, что это излучение возникло примерно через 380 тысяч лет после Большого взрыва, когда Вселенная достаточно остыла, чтобы электроны и протоны объединились, образовав нейтральные атомы водорода. В этот момент Вселенная стала прозрачной для света, и это излучение, достигнувшее нас спустя миллиарды лет, является своеобразным "фотоснимком" Вселенной в младенчестве. Однако, несмотря на то, что КМФИ является важнейшим подтверждением теории Большого взрыва, оно не абсолютно равномерно. 

Неравномерности в свечении

С помощью высокочувствительных телескопов WMAP и Planck ученые выявили крошечные флуктуации – незначительные различия в интенсивности излучения в разных участках неба, составляющие всего несколько тысячных долей процента. Согласно стандартной интерпретации, эти "неравномерности" являются отпечатком изначальных, неравномерных распределений плотности материи во Вселенной вскоре после Большого взрыва. 

Именно эти сгустки и разрежения газа послужили "семенами", из которых под действием гравитации позже сформировались первые звезды, галактики и вся крупномасштабная структура Вселенной, которую мы наблюдаем сегодня. Без этих первоначальных неоднородностей, вероятно, не сформировались бы ни галактики, ни, соответственно, мы сами. Но новое исследование, проведенное группой ученых из Боннского, Пражского и Нанкинского университетов, бросает вызов этой устоявшейся картине мира. 

Совсем не то

Исследователи выдвинули смелую гипотезу: а что, если значительная часть, или даже все космическое фоновое излучение, которое мы измеряем сегодня, возникло не непосредственно в результате "послесвечения" Большого взрыва, а является светом, испущенным первыми звездами в первых галактиках? Профессор Павел Крупа, известный своим критическим отношением к некоторым аспектам стандартной космологической модели, не исключает, что интенсивность фонового излучения могла быть переоценена, а его происхождение в привычном понимании может быть поставлено под сомнение. 

В поисках доказательств

Чтобы проверить свою гипотезу, Крупа и его коллеги сосредоточили внимание на особой группе космических объектов – эллиптических галактиках, которые считаются одними из первых крупных структур, сформировавшихся в молодой Вселенной. Используя данные о текущих расстояниях между ними и принимая во внимание скорость расширения Вселенной, ученые смогли оценить время и продолжительность формирования этих объектов. 

Расчеты показали, что этот процесс происходил относительно быстро по космологическим меркам – в течение всего нескольких сотен миллионов лет после того, как Вселенная стала прозрачной для света. В этот ранний период формирования эллиптических галактик происходили невероятно интенсивные процессы звездообразования. Огромные объемы газа сжимались под действием гравитации, рождая сотни миллиардов массивных звезд. 

Ученые подсчитали мощность термоядерных реакций, бушевавших в первых звездах. Согласно расчетам, ранние галактики сияли настолько ярко, что излучение от этого грандиозного "термоядерного пожара" могло распространиться по всей Вселенной и дойти до нас спустя миллиарды лет. Результаты расчетов показывают, что свет от формирования ранних эллиптических галактик также мог внести существенный вклад в наблюдаемое сегодня космическое фоновое излучение — не менее 1,4% от общего измеренного фона. 

До 100%

Однако, по мнению исследователей, нельзя исключать, что свет от этих первых, чрезвычайно ярких галактик может составлять весь объем измеряемого нами фонового излучения. Впрочем, даже если только 1,4% фонового излучения приходится на свет первых галактик, это имеет серьезные последствия для стандартной космологической модели. Ведь эти эллиптические галактики, являясь дискретными объектами, сами по себе распределены во Вселенной неравномерно. 

Вопрос заключается в том, насколько надежно можно интерпретировать крошечные колебания в интенсивности КМФИ как прямое доказательство изначальной неравномерности распределения газа после Большого взрыва, если сигнал от неравномерно распределенных галактик составляет как минимум 1,4% и может скрывать или искажать первоначальную картину? Если свет от первых галактик вносит такой существенный вклад в фоновое излучение, это может означать, что существующая интерпретация самых ранних этапов истории Вселенной нуждается в пересмотре.