Примерно 35 лет назад исследователи обнаружили космический микроволновый фон, который представляет собой электромагнитное излучение, оставшееся после формирования Вселенной во время Большого взрыва. Космический микроволновый фон кажется более теплым в направлении нашего движения и более холодным в обратном.

Из этого свечения ранней Вселенной ученые могут сделать вывод, что Солнце и Земля, вращающаяся вокруг него, движутся в определенном направлении с определенной скоростью. Исследователи обнаружили, что наша предполагаемая скорость составляет долю процента от скорости света — небольшую, но не нулевую.

Ученые могут самостоятельно проверить этот вывод, подсчитав видимые с Земли галактики или сложив их яркость. Они могут сделать это во многом благодаря теории специальной относительности Альберта Эйнштейна 1905 года, которая объясняет, как скорость влияет на время и пространство. В этом случае человек на Земле, смотрящий на Вселенную в одном направлении — в том же направлении, в котором движутся Солнце и Земля, — должен увидеть галактики, которые ярче, голубее и более сконцентрированы. Аналогично, глядя в другую сторону, человек должен увидеть галактики, которые темнее, краснее и расположены дальше друг от друга.

Но когда в последние годы исследователи пытались сосчитать галактики — а это трудно сделать точно — они получали цифры, которые говорили о том, что Солнце движется гораздо быстрее, чем считалось ранее, что противоречит стандартной космологии.

«Трудно подсчитать галактики на всем небе — обычно приходится ограничиваться полушарием или меньше», — говорит Джереми Дарлинг, профессор астрофизики из CU Boulder. «И, кроме того, наша собственная галактика мешает. В ней есть пыль, из-за которой вы найдете меньше галактик, и они будут выглядеть тусклее по мере приближения».

Дарлинг был заинтригован и озадачен этой космологической загадкой, поэтому он решил провести собственное расследование. Он также знал, что недавно были проведены два исследования, которые могли бы помочь повысить точность подсчета галактик и пролить свет на загадку скорости: одно из них называется Very Large Array Sky Survey (VLASS) в Нью-Мексико, а другое — Rapid Australian Square Kilometer Array Pathfinder Continuum Survey (RACS) в Австралии.

Вместе эти исследования позволили Дарлингу изучить все небо, объединив виды северного и южного полушарий. Важно, что в новых исследованиях также использовались радиоволны, что позволило легче «видеть» сквозь пыль Млечного Пути, тем самым улучшая представление о Вселенной.

Когда Дарлинг проанализировал результаты исследований, он обнаружил, что количество галактик и их яркость полностью совпадают со скоростью, которую исследователи ранее определили по космическому микроволновому фону.

«Мы находим яркое направление и тусклое направление — мы находим направление, где больше галактик, и направление, где галактик меньше», — сказал он. «Большая разница в том, что оно совпадает с ранней Вселенной из космического микроволнового фона и имеет правильную скорость. Наша космология в полном порядке».

Но помимо того, что эти результаты продвигают вперед область космологии, они являются хорошим реальным примером специальной теории относительности Эйнштейна и демонстрируют, как исследователи все еще применяют теорию на практике, более чем через 100 лет после того, как знаменитый физик впервые предложил ее.

«Мне нравится идея, что этот основной принцип, о котором Эйнштейн рассказал нам давным-давно, можно увидеть сейчас», — говорит Дарлинг.