Sciencemag.cz
Doporučujeme
Současný standardní kosmologický model předpokládá, že náš vesmír je homogenní a izotropní (což se někdy označuje jako kosmologický princip). Jenže to tak být nemusí. Nová studie navrhuje, jak (především izotropii) testovat pomocí využití slabého gravitačního čočkování – efektu deformace světla popsaného obecnou relativitou – v astronomických snímcích získaných novými observatořemi, jako je například dalekohled Euclid agentury ESA.
Některá nedávná kosmologická pozorování naznačují, že na extrémně velkých škálách mohou existovat anizotropie – změny ve struktuře vesmíru, které zpochybňují předpoklad izotropie (neexistence preferovaných směrů). Určité anomálie byly zjištěny různými metodami a zahrnují rozporuplná měření rychlosti rozpínání vesmíru, studie mikrovlnného pozadí a další nesrovnalosti v kosmologických datech. Tato pozorování však zatím nejsou jednoznačná. K vyloučení chyb měření je třeba shromáždit více údajů pomocí nezávislých metodik. Pokud více technik potvrdí stejné anomálie, bude mnohem těžší jejich existenci odmítat.
Jak uvádí hlavní autor nové studie James Adam z University of the Western Cape v Kapském Městě v Jihoafrické republice, analýza dat slabého čočkování umožňuje vědcům rozdělit signál na dvě složky: Střih v módu E, který vzniká v důsledku rozložení hmoty v izotropním a homogenním vesmíru, a střih v módu B, který je obvykle velmi slabý a v izotropním vesmíru by se neměl na velkých škálách objevit. Ani pouhé pozorování B modů na velkých škálách by nestačilo k potvrzení anizotropií, protože tyto signály jsou velmi slabé a mohly by být důsledkem chyb měření nebo sekundárních efektů.
Pokud je anizotropie skutečná, ovlivňovala by E módy i B módy nezávislým způsobem a vytvářela by korelaci mezi oběma signály. Pouze pokud by data z dalekohledu Euclid odhalila významnou korelaci mezi E a B módy, naznačovalo by to anizotropní rozpínání vesmíru.
Vědci simulovali na počítači účinky anizotropního rozpínání vesmíru a vytvořili model popisující, jak odchylky od izotropie změní signál slabého čočkování. Poté vypočítali křížovou korelaci E-B, aby prokázali, že anizotropní vesmír by vedl ke korelaci mezi oběma signály, a svůj model aplikovali na budoucí data z dalekohledu Euclid. Ukázali, že tato pozorování budou dostatečně přesná, aby odhalila potenciální anizotropie.
Existují alternativní teoretické modely, které anizotropie předpovídají, ale žádný z nich není tak široce přijímaný jako standardní model (kosmologický). Podle konkrétní podoby (případně) zjištěné anizotropie by bylo třeba asi standardní model revidovat; v tuto chvíli těžko říct, jak přesně a v jaké míře.
James Adam et al, Probing the Cosmological Principle with weak lensing shear, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2025). On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2411.08560
Zdroj: SISSA Medialab / Phys.org, přeloženo / zkráceno
