Самая большая известная структура во Вселенной накладывает отпечаток на реликтовое излучение

Физика, связанная с теорией Большого Взрыва, предсказывает теплые и холодные пятна различных размеров в зародившейся Вселенной, но это пятно куда больше и холоднее, что несколько неожиданно.

Если холодная точка происходит от самого Большого Взрыва, это может быть редким знаком экзотической физики, которую стандартная космология не объясняет. Если же оно вызвано приоритетной структурой между нами и реликтовым излучением (CMB), это будет признаком того, что есть крайне редкие крупномасштабные структуры в распределении массы Вселенной.

Используя данные телескопа Pan-STARRS1 (PS1) на Гавайах и спутника НАСА WISE (Wide-Field Infrared Survey Explorer), команда астрономов обнаружила большую сверхпустоту, обширный регион 1,8 млрд световых лет в поперечнике, в котором плотность галактик значительно ниже, чем в известной Вселенной. Эта пустота была найдена путем объединения наблюдений, проводимых PS1 в оптическом диапазоне с наблюдениями, выполненными с помощью WISE в инфракрасном диапазоне, чтобы оценить положение и расстояние до каждой галактики в той части неба. Сверхпустота примерно в 3 млрд световых лет от нас – относительно короткое расстояние в космическом отношении.

Представьте себе, есть огромный пробел с очень небольшой материей между вами (наблюдателем) и реликтовым излучением. Теперь подумайте о пустоте как холме. Когда свет проникает в пустоту, он должен подняться на этот холм. Если Вселенная не проходит ускорение расширения, то пустота не существенно развивается, и свет будет спускаться с холма и восстанавливать энергию, потерянную при выходе из пустоты. Но при ускоряющемся расширении холм заметно растягивается, когда свет путешествует по нему. К тому времени, когда свет спускается по холму, холм стал более плоским, чем когда свет вошел, так что свет не может забрать всю энергию, потерянную при входе в пустоту. Свет выходит из вакуума с меньшей энергией, и, следовательно, с большей длиной волны, что соответствует более низкой температуре.

Проход через сверхпустоту может занять миллионы лет, даже на скорости света, так что этот измеримый эффект, известный как эффект Сакса–Вольфа (ISW), может обеспечить первое объяснение одной из самых значительных аномалий, обнаруженных на сегодняшний день в CMB.

В то время, как существование сверхпустоты и ее ожидаемый эффект на CMB не в полной мере объясняет холодное пятно, очень маловероятно, что сверхпустота и холодная точка на том же месте являются совпадением. Команда продолжит свою работу с использованием усовершенствованных данных PS1 и Dark Energy Survey для изучения холодного пятна и сверхпустоты, а также еще одного большого пробела, расположенного рядом с созвездием Дракона.