Константа тонкой структуры оказалась не постоянной в разных уголках Вселенной
Наблюдения за одним из самых ярких квазаров помогли космологам найти новые намеки на то, что в первые эпохи жизни Вселенной значение постоянной тонкой структуры, одна из важнейших фундаментальных констант, в далеких уголках космоса было несколько иным. Выводы ученых опубликовал научный журнал Science Advances.
"Пытаясь отследить различия в значении постоянной тонкой структуры, мы проследили за квазаром J1120+0641, свет от которого доходит до нас за 12,9 млрд. В то время возраст Вселенной составлял всего 800 млн лет. Пока это самые далекие прямые замеры такого рода, которые указывают на то, что ее значение меняется вместе с расстоянием", – пишут ученые.
Сегодня ученые активно спорят о том, были ли законы физики всегда одинаковыми или во времена Большого взрыва и в первые эпохи жизни мироздания, когда его границы расширялись необъяснимо быстрым образом, они могли отличаться от современных.
В частности, в последние десять лет космологи активно дискутируют о том, менялось ли значение одной из важнейших физических констант – так называемой постоянной тонкой структуры. Она определяет характер взаимодействий между электромагнитным излучением и материей. Сейчас она равна 137,035, однако в прошлом, как показывали прежние наблюдения за белыми карликами, она могла быть другой.
Профессор Университета Нового Южного Уэльса (Австралия) Джон Уэбб и его коллеги уже много десятилетий работают над решением этой проблемы, пытаясь узнать о малейшиех сдвигах в структуре спектра квазаров – черных дыр в центрах далеких галактик. Для этого ученые используют самые чувствительные спектрометры и телескопы.
В прошлом Уэбб и его коллеги уже находили намеки на то, что значение постоянной тонкой структуры в первые эпохи жизни Вселенной было иным. Однако их коллеги отнеслись к подобным замерам скептически – из-за их низкой точности. Впоследствии появлялись как аргументы в пользу их теорий, так и против нее.
Непостоянство Вселенной
Наблюдая за сверхмассивной черной дырой J1120+0641, которая расположена в созвездии Льва в центре невидимой для нас галактики, австралийские астрономы представили новые доказательства своей правоты. Благодаря огромному расстоянию до этого объекта мы видим его в том состоянии, в котором он существовал 12,9 млрд лет назад, всего через 800 млн лет после рождения Вселенной.
Ученые воспользовались этим для того, чтобы вычислить значение постоянной тонкой структуры в ту эпоху. Они проанализировали расположение определенных "темных" линий в спектре J1120+0641. Такие линии показывают, как устроены энергетические уровни в разных типах атомов, с их помощью ученые могут вычислить значение связанной с ними фундаментальной константы с высокой точностью, если в спектре мало помех.
Эту задачу ученым помог решить сверхчувствительный спектрограф X-SHOOTER, который установлен на оптический телескоп VLT. С помощью этого инструмента космологи смогли измерить значение постоянной тонкой структуры сразу в четырех далеких уголках космоса, через которые проходил свет J1120+0641 на пути к Земле.
Объединив эти результаты, Уэбб и его коллеги пришли к выводу, что в ранней Вселенной значение этой фундаментальной константы действительно было другим. Вдобавок выяснилось, что степень расхождений между современными и прошлыми значениями постоянной тонкой структуры зависит не от количества прошедшего времени, а от пространственного положения тех точек, где были сделаны замеры.
Космологи пока не могут сказать, что порождает этот эффект. Однако если он действительно существует, он может говорить о том, что физические принципы, которые управляют жизнью разных уголков Вселенной, могут значительно отличаться друг от друга.
В пользу этого говорит то, что недавно телескоп Chandra и ряд других обсерваторий, наблюдая за сотнями крупнейших скоплений галактик, нашли первые существенные намеки на то, что процесс расширения границ мироздания протекает с неодинаковой скоростью в разных регионах космоса.
По информации https://nauka.tass.ru/nauka/8334535
