Вселенная может оказаться намного больше, чем ее видимая часть – по некоторым данным, примерно в 250 раз.
Легко заметить, что когда мы вглядываемся в звездное небо, даже с самой мощной аппаратурой,
мы способны обозреть ее лишь на таком расстоянии, которое свет способен преодолеть с момента
появления Вселенной. Иначе говоря, примерно на 14 млрд. световых лет. На самом деле, все
несколько сложнее. Поскольку Вселенная расширяется, и скорость этого расширения все
нарастает, самые дальние из видимых нам объектов расположены намного дальше этой границы.
читать дальшеК примеру, фотонам древнейшего реликтового излучения понадобится уже 45 млрд. лет, чтобы
добраться до нас из той области, где они находятся сейчас. Получается, что в поперечнике
видимая Вселенная достигает уже примерно 90 млрд. световых лет. Это огромная цифра, но
мир наверняка еще намного больше – вопрос лишь в том, насколько. Интересный анализ этого
вопроса представили недавно оксфордские ученые во главе с Михраном Варданяном (Mihran
Vardanyan).
Конечно, никаких непосредственных измерений реального размера Вселенной провести
невозможно, но космологи выстраивают различные модели и смотрят, насколько сделанные
на их основе выводы согласуются с известной картиной мира. Различные расчеты исходят из
разного набора факторов и по-разному оценивают неизвестные пока величины – такие, как
форма и кривизна Вселенной (немного подробнее этот увлекательный вопрос мы разбирали
в заметках «Плоский мир» и «Бублик мира»).
По разным мнениям, Вселенная может быть плоской, иметь открытую структуру или закрытую.
В первых двух случаях размеры ее бесконечны в полном смысле этого слова. Но если она
закрыта – скажем, имеет форму сферы или тора – то вопрос о ее конечных размерах вполне
уместен.
За последние годы предложено немало довольно остроумных решений этого вопроса.
Например, найти как можно более далекий объект известного размера и сравнить с его
видимыми размерами: если он окажется крупнее, Вселенная имеет закрытую структуру,
если меньше – открытую, если ровно нужную – то она плоская. Поразительно, но нам
известны подходящие на эту роль объекты.
Речь о барионных акустических осцилляциях, существование которых еще в 1960-х
предсказал академик Сахаров. Они представляют собой акустические колебания,
возникавшие в первичной плазме, когда Вселенной было около сотни тысяч лет от роду,
и следы их можно выявить в флуктуациях температуры реликтового излучения. Еще одним
«стандартом» для этой цели может выступить светимость сверхновых типа Ia в самых
удаленных галактиках. Однако когда ученые проводят расчеты с использованием
акустических осцилляций или сверхновых, им никак не удается согласовать полученные
результаты. Разные работы приводят к разным формам Вселенной и разной ее кривизне.
Лишь теперь Михран Варданян с коллегами предложили способ «усреднить» результаты
с помощью довольно изощренных математических подходов. Главное – вместо того,
чтобы подбирать хитрую модель, максимально подходящую под имеющиеся данные,
ученые подошли к проблеме с другой стороны: исходя из накопленных данных, какова
вероятность верности имеющейся модели?
Разъяснить ситуацию можно на примере эволюции представлений о строении Солнечной
системы. Сначала торжествовала геоцентрическая модель, в которой все объекты
вращаются вокруг Земли. Однако по мере накопления все более точных данных их все
труднее было согласовать с этими взглядами. Появились крайне изощренные подходы,
включая эпициклы. Теперь мы знаем, что эти решения были неверны – но, возможно,
в такие же точно излишние «дебри» залезают и космологи, пытаясь построить модель
структуры Вселенной, но не видя чего-то главного в ней.
Применив новый подход к различным космологическим моделям, Варданян и его коллеги
пришли к ряду довольно строгих ограничений, накладываемых на размеры и кривизну
Вселенной. Намного более строгих, нежели при альтернативных подходах. По их данным,
кривизна должна быть либо нулевой (плоская Вселенная), либо очень близка к нулю,
причем тогда в поперечнике ее размеры должны составлять минимум 250 сфер
Хаббла - то есть, размеров видимой Вселенной.По публикации MIT Technology Review / The Physics arXiv Blog