Praeitų metų pabaigoje pasirodė straipsnis, vėliau išspausdintas ir žurnale Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (taigi rimtas tyrimas), kuriame aptiktas dabartinei kosmologijai prieštaraujantis reiškinys. Tas reiškinys – pernelyg didelis kvazarų telkinys toli Visatoje – atrodė galįs jei ne sugriauti Lambda-CDM kosmologinį modelį, tai bent jau smarkiai jį supurtyti.

Bet visgi kosmologija nežlugo ir modelis išliko. Kaip čia yra? Ar vėl valdžios sąmokslas užgniaužė dogmai nepritariantį balsą? Ar turime dar vieną kovotoją su sistema, kritusį nelygioje kovoje? Na ne, iš tiesų tai paprasčiausiai buvo ne iki galo įvertinta atradimo reikšmė ir paaiškėjo, kad reiškinys su kosmologiniu modeliu suderinamas. Bet apie viską – nuo pradžių.

Standartinis kosmologinis modelis, dar vadinamas konkordaciniu arba Lambda-CDM (Lambda žymi tamsiąją energiją, CDM – Cold Dark Matter, t.y. šaltąją tamsiąją materiją), nusako Visatos evoliuciją nuo pirmųjų akimirkų iki dabar ir prognozuoja šios evoliucijos ateitį. Modelis turi keletą parametrų – pavyzdžiui, tamsiosios materijos santykinį tankį, Visatos erdvės iškreiptumą, – kurie yra nustatomi įvairiais stebėjimais. Turėdami parametrus, galime prognozuoti ir kitas Visatos savybes. Šiuo atveju mums svarbi savybė, vadinama vienodumo masteliu (angl. scale of homogeneity). Trumpai tariant, tai yra riba (linijinis dydis), už kurią didesniais masteliais Visata yra visur vienoda. Ir šis dydis neviršija 100-150 megaparsekų. Taigi kai pernai pranešta apie atrastą Didelę kvazarų grupę (Large Quasar Group, LQG), kurios linijinis dydis yra ~500 Mpc, o didžiausias matmuo – daugiau nei gigaparsekas, nenuostabu, kad tai pasirodė mažų mažiausiai keista.

Bet, kaip ir su daugeliu keistų dalykų moksle, prieš kalbant apie perversmus svarbu yra išnagrinėti, kas tikrai atrasta. Niekas neneigia, kad kvazarų Visatoje yra, ir kad vienoje vietoje jų atrasta daugiau, nei vidutiniškai. Tačiau reikia atsakyti į dar tris klausimus. Pirmasis – ar rastieji kvazarai iš viso sudaro telkinį arba spiečių, ar tai tėra algoritmo, skirto jų paieškai, klaida? Antrasis – jei kvazarai tikrai yra telkinys, tai ar tas telkinys yra fiziškai surišta sistema, ar tik atsitiktinė konfigūracija? Trečiasis – kokia tikimybė, kad net ir statistiškai homogeniškoje Visatoje gali atsirasti tokio masto netolygumas? Apie antrąją galimybę buvau užsiminęs straipsnyje apie kosmologijos modelio problemas. Tada man atrodė, kad atsitiktinumo tikimybė nėra didelė. O birželio mėnesį pasirodė kitas straipsnis, patikrinantis visas tris hipotezes ir išaiškinantis, kad stebėjimai neprieštarauja standartinei kosmologijai. Taigi, kaip gautas toks atsakymas?

Visų pirma, reikia išsiaiškinti, ar galima lyginti vienodumo mastelį su rastais telkinio gabaritais. Nors abu dydžiai yra ilgiai, jie gaunami skirtingais būdais. Vienodumo mastelis yra statistinis įvertis, nusakantis visos regimosios Visatos (ar bent jau didelės jos dalies) savybes, o struktūros dydis randamas ieškant susigrupavusių kvazarų. Naudojant tą patį kvazarų katalogą (SDSS, arba Sloan Digital Sky Survey), kuriame rasta ir didžioji grupė, galima nustatyti ir vienodumo mastelį. Tam tereikia išmatuoti pasiskirstymo vidurkį (pavyzdžiui, kvazarų skaičių tūrio vienete) ir nukrypimus nuo jo, matuojant įvairiais masteliais. Tai padarius paaiškėjo, kad SDSS kataloge išmatuotas vienodumo mastelis yra ~130 megaparsekų, nedidesnis nei numatytas teoriškai.

Bet jei vienas katalogas rodo vienodumo mastelį, atitinkantį teoriją, kaip įmanoma, kad jame randama gerokai didesnė struktūra? Kad atsakytume į šį klausimą, turime apsibrėžti, ką reiškia teiginys, jog Visata yra „visur vienoda“. Kai žiūrime į kosmines struktūras vis didesniais masteliais, skirtumai tarp jų vidutinio tankio ar kitų savybių mažėja. Tačiau visiškai neišnyksta niekada. Net paėmę keletą erdvės regionų, gerokai didesnių už vienodumo mastelį, nustatysime šiek tiek skirtingas jų savybes. Tie skirtumai turėtų būti gerokai mažesni, nei 1%, bet nenuliniai. Taigi iš principo galima tikėtis ir ypatingai didelių struktūrų, kurios yra susiformavusios atsitiktinai. Atsitiktinių struktūrų radimo tikimybė taip pat buvo patikrinta. Tam teko sumodeliuoti dalinai atsitiktinį kvazarų pasiskirstymą ir ieškoti grupių jame. „Dalinai atsitiktinis“ pasiskirstymas reiškia maždaug tai, kad virtualūs kvazarai erdvėje išdėliojami taip, lyg būtų pabertos kruopos. Tada patikrinama, ar automatinis algoritmas, randantis tą keistai didelę LQG, rastų ir kitų panašaus dydžio grupių. Pasirodo, taip. 10 tūkstančių kartų pakartojus paieškas (vis kitaip išbarsčius kvazarų kruopas), aptiktos 849 LQG, nemažesnės už rastąją realybėje. Taigi statistinis atradimo reikšmingumas yra mažiau nei 92%. Nemažai, bet ne tiek daug, kad galima būtų vienareikšmiškai tikėti atradimo tikrumu (t.y. reikšmingumas nesiekia tradiciškai reikalingų trijų sigmų, kurios reiškia, jog „kažkas čia tikrai yra“).

Be to, toks neypatingai aukštas statistinis reikšmingumas gali tiesiog reikšti, kad kvazarų grupių paieškos algoritmas ieško „pernelyg entuziastingai“ ir randa tai, ko būti neturėtų. Protingiau šnekant, algoritmas randa „klaidingų teigiamų rezultatų“ (angl. false positives), o jų identifikavimas yra viena iš svarbių statistinės analizės užduočių. Tuo, kad tokie klaidingi teigiami rezultatai, galime įsitikinti ir iš aukščiau aprašytos dirbtinių kvazarų pasiskirstymų analizės. Juk atsitiktinai išmėtyti kvazarai nebuvo vienas kito traukiami, tad tikrai nesudarė fiziškai susietų struktūrų. Bet struktūros buvo identifikuotos. Vadinasi, negalima teigti, jog kiekviena taip identifikuota struktūra yra realus objektas; greičiau priešingai – daugelis labai didelių struktūrų tėra tik raštai, kuriuos įžiūrime atsitiktiniame triukšme.

Taigi išvadą gauname tokią. Kosmologija nežlugo, netgi pavyko ją dar geriau patikslinti. Taip pat visada reikia nepamiršti įvertinti gautų rezultatų reikšmingumą.

Laiqualasse