Z naszej perspektywy wydaje się, że Wszechświat rozszerza się w takim samym tempie we wszystkich kierunkach. Jednak najnowsze badania przeczą temu poglądowi. Dane uzyskane dzięki teleskopowi kosmicznemu Chandra oraz satelicie XMM-Newton wskazują na niejednolitą ekspansję Wszechświata.

Astronomowie na ogół zgadzają się co do tego, że kosmos po Wielkim Wybuchu stale się rozszerza. Jednak kwestia tempa ekspansji we wszystkich kierunkach wciąż pozostawała otwarta, choć z naszego punktu widzenia wydawała się dość logiczna.

Naukowcy wykorzystali dane rentgenowskie do zbadania setki gromad galaktyk – największych struktur we Wszechświecie, utrzymywanych razem przez grawitację, a także różnic między ich widocznymi właściwościami. Pozwoliło to odkryć różnice w szybkości rozszerzania się Wszechświata w zależności od tego, z której strony prowadzone były obserwacje.

Dotychczas naukowcy przeprowadzali liczne testy, które obejmowały obserwacje optyczne eksplodujących gwiazd i badania galaktyk w podczerwieni. Niektóre wyniki analiz wskazywały na jednolite tempo ekspansji Wszechświata, a niektóre wręcz przeciwnie.

Źródło: ESA

W ramach najnowszych badań wykorzystano nowatorską, niezależną technikę, wykorzystującą zależność między temperaturą gorącego gazu przenikającego gromadę galaktyk, a ilością wytwarzanego przez nią promieniowania rentgenowskiego. Pomiar temperatury gazu pozwala oszacować jasność promieniowania X. Metoda ta jest niezależna od wielkości kosmologicznych, w tym od prędkości ekspansji Wszechświata.

Szacując jasność promieni X, naukowcy obliczyli jasność stosując inną metodę, która jest zależna od wielkości kosmologicznych, w tym od prędkości ekspansji kosmosu. Rezultaty dostarczyły pozorne prędkości ekspansji na całym niebie, ujawniając, że Wszechświat wydaje się oddalać od nas szybciej w niektórych kierunkach, a w innych wolniej. Wyniki zostały również porównane z badaniami innych naukowców, w których stwierdzono oznaki braku izotropii przy użyciu różnych technik. Okazało się, że zgadzają się co do kierunku najniższego tempa ekspansji.

Naukowcy opracowali dwa możliwe wyjaśnienia dla rezultatów swoich analiz. Zgodnie z pierwszym wyjaśnieniem, duże grupy gromad galaktyk mogą poruszać się razem, ale nie z powodu kosmicznej ekspansji. Możliwe jest, że niektóre pobliskie gromady są przyciągane w tym samym kierunku przez grawitacje grup innych gromad galaktyk. Jeśli ruch jest wystarczająco szybki, może to prowadzić do błędów w szacowaniu jasności gromad.

Źródło: NASA

Tego rodzaju skorelowane ruchy dawałyby wrażenie różnych szybkości ekspansji w różnych kierunkach. Astronomowie zaobserwowali podobne efekty ze stosunkowo bliskimi galaktykami, w odległościach zwykle mniejszych niż 850 milionów lat świetlnych, gdzie wzajemne przyciąganie grawitacyjne kontroluje ruch obiektów.

Drugie możliwe wyjaśnienie jest takie, że Wszechświat nie jest taki sam we wszystkich kierunkach. Powodem może być np. niejednolitość ciemnej energii. Promieniowanie rentgenowskie może ujawnić, czy tajemnicza ciemna energia jest silniejsza w niektórych rejonach Wszechświata niż w innych, powodując różne szybkości ekspansji kosmosu.

Każde z tych dwóch wyjaśnień mogłoby mieć znaczące konsekwencje. Wiele badań zakłada, że Wszechświat jest izotropowy, a skorelowane ruchy są nieistotne w porównaniu z ekspansją kosmiczną na badanych tutaj odległościach. Aby lepiej zrozumieć Wszechświat, potrzebne są większe ilości danych, które pozyskamy między innymi dzięki teleskopowi Euclid, który zostanie wyniesiony w przestrzeń kosmiczną już w 2022 roku.