Вселенная перестаёт быть однородной на масштабе 138 мегапарсек экспресс
Галактики во Вселенной не разбросаны как попало: соседние движутся в одну сторону, как стайка рыб, а далёкие — каждая сама по себе. Где проходит граница между «вместе» и «врозь», до сих пор было неясно. Астрономы придумали новую меру — масштаб, на котором среднее движение галактик вдоль линии, соединяющей пару, перестаёт быть согласованным и начинает противоречить друг другу.
Этот масштаб назвали масштабом когерентности скоростей. Его можно вычислить через особую величину — усреднённый по сфере след тензора корреляций скоростей. Звучит сложно, но суть проста: берём сферу вокруг точки, смотрим, как галактики внутри неё движутся относительно центра. На маленьких сферах они в среднем удаляются от центра или приближаются к нему согласованно. На больших — движение становится беспорядочным, как толпа на площади после концерта.
Самое интересное — этот масштаб почти не зависит от времени. В расширяющейся Вселенной он остаётся одним и тем же в сопутствующих координатах — как если бы линейка росла вместе с пространством. Поэтому его можно использовать как «стандартную линейку» для измерения космических расстояний. А ещё он тесно связан с моментом, когда во Вселенной сравнялись плотности вещества и излучения — ключевым событием в её истории.
Сейчас точность измерений ограничена: скорости галактик известны хуже, чем их положения. Но новые обзоры неба, которые уже работают или готовятся, позволят уточнить этот масштаб. Тогда у космологов появится ещё один надёжный инструмент для проверки наших представлений об устройстве Вселенной.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2601.02886
We introduce the velocity coherence scale $$R_v$$, the scale at which the spherical volume average of the trace of the velocity correlation tensor transitions from scaling faster than the sphere radius to scaling more slowly. This corresponds to the radius at which the average motion of galaxies along their separation vectors transitions from correlated to anti-correlated. We derive a theoretical estimator for $$R_v$$ by defining the bulk in spheres $$B_R$$, a velocity-field analogue of the mean scale counts used in density-field correlation analyses. We show that, for a statistically homogeneous matter distribution, the logarithmic derivative of $$B_R$$ and the correlation dimension $$D_2$$ share the same asymptotic behaviour and therefore can be used to estimate the scale of transition to statistical homogeneity. Furthermore, we show that in standard $$\Lambda$$CDM cosmologies the velocity coherence scale is tightly connected to the matter-radiation equality scale $$k_{eq}$$, and that its value in comoving coordinates is redshift-independent. These results highlight the potential of $$R_v$$ both as a standard ruler and as a physically motivated scale characterising the onset of cosmic homogeneity. We present a proof of concept using measurements of the PV correlation functions from SDSS. We show that the main challenge in determining $$R_v$$ is the limited precision of PV measurements compared to density ones, as they typically rely on smaller samples with larger uncertainties that scale roughly linearly with survey depth. Fitting our theoretical estimators for $$R_v$$, we obtain $$R_v \approx 138^{+23}_{-54}\,\mathrm{Mpc}/h$$. Finally, we show that more precise determinations should be achievable with current and upcoming peculiar velocity surveys.
Масштаб когерентности скоростей примерно в 300 раз больше диаметра Млечного Пути.