В течение последних десятилетий учёные сталкиваются с одной из самых насущных проблем современной космологии — так называемой напряжённостью Хаббла. Это расхождение между значениями постоянной Хаббла, полученными разными методами и у разных космологических объектов, которое ставит под сомнение наши глубокие представления об истории и эволюции Вселенной. Новейшие исследования, проведённые в рамках Национальной астрономической встречи 2025 года в Университете Дарема, указывают на удивительную возможность, способную разрешить этот научный парадокс — наша Земля может находиться внутри огромной локальной пустоты, влияющей на измерения скорости расширения космоса. Звук Большого взрыва, или точнее, акустические колебания в ранней Вселенной, играют ключевую роль в подтверждении этой гипотезы и открывают новые перспективы для понимания структуры Вселенной и её возраста. Напряжённость Хаббла заключается в том, что две главные методики определения скорости расширения Вселенной дают противоречивые результаты.
Космологические модели, основанные на данных о космическом микроволновом фоне, фиксируют одну величину постоянной Хаббла, тогда как измерения, базирующиеся на наблюдениях за удалёнными и ближними галактиками, указывают на значительно более высокое значение. Это несоответствие затрудняет точное определение параметров космологической модели и осложняет оценку возраста Вселенной. Новаторское исследование, возглавляемое доктором Индранилом Баником из Университета Портсмута, выдвинуло гипотезу, что наша Галактика и Солнечная система находятся в огромной, почти миллиард световых лет в диаметре, области с пониженной плотностью материи, которую называют локальной пустотой. В такой областной структуре гравитационное притяжение более плотных внешних регионов приводит к тому, что материя с течением времени уходит из пустоты в эти более плотные участки, что создаёт эффект, где наблюдатель внутри пустоты видит ускоренное расширение Вселенной. В результате локальные измерения скорости удаления галактик оказываются выше, чем можно было бы ожидать, сравнивая с более отдалёнными регионами космоса.
Экспериментальное подтверждение этих моделей было получено с помощью анализа барионных акустических осцилляций — колебаний плотности в ранней Вселенной, которые были вызваны звуковыми волнами на фоне высокоэнергетического вещества и излучения. Эти вибрации, остановившиеся в момент образования нейтральных атомов, оставили отпечаток в распределении материи и служат космологическим «стандартным рулеткой» — мерилом, позволяющим проследить историю расширения Вселенной по изменению углового размера этих структур на небе и их красному смещению. Согласно последним исследованиям Баника и его коллег, присутствие локальной пустоты влияет на соотношение между угловым размером барионных акустических осцилляций и соответствующими значениям красного смещения. Гравитационные и кинематические эффекты пустоты дополняют общее расширение, вызывая небольшой сдвиг в наблюдаемых данных, который при учёте позволяет сделать выводы о наличии такой пустоты. Анализ двадцатилетних измерений барионных акустических осцилляций показывает, что модель с учётом локальной пустоты является статистически более вероятной, чем традиционная однородная модель, основанная на данных космического микроволнового фона от спутника Планк.
Однако концепция огромной пустоты вызывает споры, поскольку она противоречит стандартной космологической модели, предполагающей равномерное распределение материи при больших масштабах. Тем не менее, доступные данные о числе галактик в районе локальной Вселенной свидетельствуют в пользу пониженной плотности, что дополнительно поддерживает гипотезу о существовании данного космического феномена. Предполагается, что для окончательного подтверждения теории необходимо дополнительно исследовать историю расширения Вселенной, используя метод космических хронометров — изучение древних галактик, закончивших звездообразование. Анализ звёздных популяций в спектрах таких галактик позволяет определить их возраст, а сравнение этих данных с красным смещением служит инструментом для построения кривой расширения с течением времени. Успех в этом направлении сможет не только проверить гипотезу о локальной пустоте, но и пролить свет на фундаментальные физические законы, управляющие эволюцией Вселенной.
Помимо непосредственно космологических вопросов, результаты этих исследований имеют важное значение для широкого круга наук, от астрофизики до физики элементарных частиц. Они способствуют уточнению параметров модели стандартной космологии и помогают ответить на вопросы о природе тёмной материи и тёмной энергии, составляющих основную часть массой-энергии Вселенной. В конечном счёте, подтверждение или опровержение гипотезы о локальной пустоте может значительно изменить наше представление о космическом ландшафте и месте человечества в нём. Уникальная возможность наблюдать «звук Большого взрыва» и использовать его как инструмент для раскрытия самых фундаментальных тайн космоса подчеркивает важность современных астрономических исследований. Такой подход не только позволяет решить одну из главных проблем современной космологии — расхождения в измерениях коэффициента Хаббла, но и открывает путь к более глубокому пониманию происхождения и эволюции Вселенной.
Развитие технологий и появление новых методов анализа данных в ближайшие годы, несомненно, дополнительно улучшат точность и масштаб исследований, способствуя появлению ещё более впечатляющих открытий. Пока же гипотеза о локальной пустоте остаётся одной из самых интригующих и потенциально революционных идей, стимулирующих дальнейшие исследовательские усилия в области космологии и астрономии.
