В научния архив arXiv е публикуван нов тест, предназначен да провери допускането за хомогенността на Вселената.

Първоначалното му прилагане към съществуващи наблюдения вече показва отклонения.

Предположенията, които физиците правят за Вселената повече от 100 години, може би ще бъдат преразгледани.

Натрупват се все повече доказателства, че тя е значително по-нехомогенна, отколкото сме смятали.

А това би могло да обясни някои от най-объркващите космологични проблеми на нашето време.

При моделирането на Вселената космолозите не могат да опишат всяка галактика поотделно и затова прибягват до опростявания.

Обикновено те приемат, че в най-големите мащаби Вселената е хомогенна и изотропна. Т.е., накъдето и да погледнем, картината е приблизително една и съща.

Този модел е известен като Вселена на Фридман (метрика на Фридман–Льометр–Робъртсън–Уокър, или FLRW)

Наименованието е дадено в чест на съветския учен, който го извежда като първото основно развитие на общата теория на относителността.

От публикуването на неговото решение през 1922 г. почти всички космологични наблюдения се интерпретират именно през призмата на този модел.

Теоретичните физици Тимъти Клифтън от Лондонския университет „Куин Мери“ и Аста Хайнесен от Копенхагенския университет разработиха тест, с който да проверят доколко точно моделът FLRW описва нашата Вселена.

Тестът е представен в предпечатна публикация в arXiv.

Методът се основава на комбинация от различни формули за космически разстояния

Те са изведени от наблюдения на свръхнови и колебания в плътността на материята.

Комбинациите са подбрани така, че да дават резултат нула, ако моделът FLRW е верен. Всеки резултат, различен от нула, би показал необходимостта от нов модел.

В миналото са предлагани и други проверки, но нито една от тях не е успяла да докаже категорично несъстоятелността на Вселената на Фридман.

В две последващи разработки Хайнесен, заедно със Софи Мари Коксбанг от Университета на Южна Дания, прилагат този тест към вече съществуващи космологични данни.

Задачата не е била лесна. Първо, изследователките е трябвало да намерят начин да извлекат необходимите разстояния от данните, без да се опират на модела FLRW, както изисква традиционният подход.

След това те използват метод, базиран на изкуствен интелект – символна регресия, за да намерят подходящи за теста формули за тези разстояния.

Резултатът се оказва отчетливо различен от нула, което предполага, че моделът най-вероятно е несъвършен.

„Бях изненадана от нашия резултат. Той се разминава с много предишни трудове“, споделя Хайнесен.

„Това ни навежда на мисълта, че Вселената може би не е толкова проста, колкото изглежда“, добавя Клифтън.

Според него това е може би първото указание за непълнотата на модела на Фридман, което „отваря цял свят от нови и интересни възможности“.

Въпреки че получените резултати са показателни, те все още не достигат строгата статистическа значимост, необходима за признаването им като откритие.

Те са на ниво 2–4σ, докато „златният стандарт“ в науката е 5σ. Поради тази причина изследователите очакват нови, по-точни данни.

Въпреки това очертаващата се картина може да има далечни последици. Космолозите отдавна са озадачени от разминаванията в скоростта на разширение на Вселената – несъответствието между стойностите в нейната ранна история и тези, които се наблюдават днес.

Наскоро пък се появиха данни, че тъмната енергия може би отслабва.

Според Клифтън разковничето за тези парадокси може да се крие именно във факта, че Вселената не е хомогенна, а по-скоро „на бучки“.

Всички наши измервания са просто средни стойности и не може да се очаква те да описват точно ситуацията в който и да е конкретен момент от времето, заключава той.