Часть поля CSc-1, где белыми точками обозначены галактические парии, а линиями — ожидаемая ориентация струн.
Странная пара галактик, расположенных на расстоянии нескольких миллиардов световых лет друг от друга, может быть свидетельством гипотетической «складки» в ткани Вселенной, известной как космическая струна.
Согласно анализу свойств этой пары, две галактики могут быть не отдельными объектами, а дублирующими друг друга изображениями, вызванными обманом света. А причина дублирования света может заключаться в наличии «рубца» в пространстве между нами и галактикой, создающего гравитационную линзу.
Работа, в которой под руководством Маргариты Сафоновой из Индийского института астрофизики описывается этот кандидат в космические струны, была принята в Бюллетене Льежского королевского общества наук и размещена на сервере препринтов arXiv.
Космические струны похожи на крошечные одномерные морщинки или трещины в ткани Вселенной, которые, как считается, возникли на заре времен, когда космос сначала сильно растянулся, а затем почти застыл на месте.
Эти два размытых пятна могут быть свидетельством существования космических струн.
Эти теоретические топологические дефекты должны иметь ширину не более диаметра протона, но могут простираться на всю Вселенную и считаются невероятно плотными и массивными. Теория говорит о том, что они вполне могут быть реальными, но пока мы ни разу не видели их физического подтверждения.
Существование космических струн нелегко подтвердить наблюдательными методами. Это связано с тем, что их воздействие на Вселенную может быть очень похоже на эффекты, которые имеют другие объяснения. Но в деталях этих явлений могут появляться незначительные отличия.
Сафонова и ее коллеги выявили не одного, а нескольких кандидатов на космические струны под названием CSc-1, обнаруженных в реликтовом излучении, оставшемся после рождения Вселенной. Однако в своей работе они сосредоточили внимание на самой сильной сигнатуре космической струны — паре галактик под названием SDSSJ110429.61+233150.3, или сокращенно SDSSJ110429.
SDSSJ110429 может быть обычной парой галактик. Другое объяснение эффекта, когда мы видим галактики, расположенные очень близко друг к другу и выглядящие одинаково, заключается в том, что это дублирующиеся изображения, созданные гравитационной линзой.
Диаграмма, иллюстрирующая гравитационное линзирование.
Пространство-время искривляется вокруг массы, расположенной на переднем плане. Свет, проходящий от более удаленного объекта через это пространство-время, движется по искривленному пути, что приводит к наблюдаемым искажениям, увеличениям и дублированиям.
Обычно мы видим массу на переднем плане, создающую эффект линзирования — например, галактику или скопление галактик. При этом свет фонового объекта обычно искажается, а между дублирующими изображениями существует временная задержка. Отсутствие этих свойств может означать, что мы наблюдаем две галактики, а не одну линзированную галактику. Или же это может свидетельствовать о наличии космических струн.
Сафонова и её коллеги из Индии и России провели детальный анализ света обеих галактик. Обе они имеют практически идентичные спектры, более или менее одинаковый размер, одинаковое расстояние и одинаковую форму — зеркальное отражение, которое можно ожидать увидеть при дублировании гравитационной линзой. И другие пары галактик в поле CSc-1 показали аналогичные свойства.
Полученные командой результаты модели линзы космической струны (слева) в сравнении с реальными наблюдениями (справа).
Большинство моделей космических струн основано на прямых струнах. Сафонова и её сотрудники рассчитали, что наблюдаемые пары галактик CSc-1 можно продублировать, изменив ориентацию и, возможно, изгиб струны.
«Наше моделирование данных наблюдений в CSc-1 показывает, что большое количество пар может быть объяснено сложной геометрией струны», — пишут исследователи.
«Рассмотрение модели космической струны с изгибом в плоскости изображения может улучшить поиск кандидатов в GL-события. В частности, моделирование галактической пары SDSSJ110429-A,B показало, что наблюдаемый угол между компонентами пары может быть объяснен, если струна сильно наклонена к линии визирования и, возможно, изогнута в плоскости изображения».
Это не неоспоримые доказательства наличия струн. Обнаружение космической струны потребует экстраординарных доказательств. Но данная работа открывает новый путь для поиска этих неуловимых объектов.
