Темная энергия – блеф? Физики нашли новое объяснение расширению Вселенной
Вселенная продолжает расширяться, это факт, с которым согласно подавляющее большинство ученых. Однако что именно движет этим процессом, оставалось одной из самых интригующих загадок современной науки. Десятилетиями главенствующая теория постулировала существование некой «темной энергии» — таинственной силы, составляющей большую часть энергии Вселенной и ответственной за ее ускоренное расширение. Но что, если все не так, как мы привыкли думать? Что, если темная энергия — это не фундаментальная сущность, а скорее иллюзия, порожденная нашим способом измерения Вселенной?
Группа ученых из Университета Кентербери в Новой Зеландии предложила революционный взгляд на эту проблему, бросая вызов устоявшимся представлениям. Их работа, опубликованная в престижном журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters, ставит под сомнение саму необходимость введения понятия темной энергии. Вместо этого они предлагают альтернативную модель, получившую название «временной ландшафт», которая объясняет наблюдаемое расширение Вселенной без привлечения этой загадочной силы.
На протяжении столетия, с момента открытия расширения Вселенной Эдвином Хабблом, космологи опирались на принцип изотропии — предположение о том, что Вселенная в больших масштабах однородна и расширяется равномерно во всех направлениях. Именно для объяснения отклонений от этого равномерного расширения, а именно его ускорения, и была введена концепция темной энергии. Она рассматривалась как некая антигравитационная сила, расталкивающая космическое пространство.
Однако, как отмечают новозеландские исследователи, наша Вселенная на самом деле далека от однородности. Она представляет собой сложную структуру из галактик, скоплений галактик, вытянутых в нити и стенки, окружающих огромные пустоты — космические «пузыри» почти полного вакуума. Именно эта «комковатость» Вселенной, по мнению ученых, и играет ключевую роль в понимании процесса расширения.
Модель «временного ландшафта» исходит из того, что гравитация влияет на течение времени. В областях с высокой плотностью материи, таких как галактики, время течет медленнее, чем в практически пустых космических пустотах. Представьте себе часы, расположенные в Млечном Пути, и идентичные часы, находящиеся в межгалактической пустоте. Модель предполагает, что за одно и то же «космическое» время часы в пустоте уйдут вперед примерно на 35% по сравнению с часами в нашей галактике.
Этот эффект, кажущийся незначительным на локальном уровне, в масштабах всей Вселенной приводит к интересным последствиям. Поскольку в пустотах время течет быстрее, и пространство там расширяется быстрее. Когда мы наблюдаем далекие сверхновые, свет от которых проходит через эти неравномерно расширяющиеся области, нам может показаться, что Вселенная расширяется с ускорением. Однако, как утверждают авторы исследования, это кажущееся ускорение — результат того, как мы интерпретируем время и расстояние в этой «комковатой» Вселенной, а не действие какой-то таинственной силы. Другими словами, темная энергия — это «ошибка интерпретации», связанная с нашим упрощенным представлением об однородно расширяющейся Вселенной.
Интересно, что новая модель находит подтверждение в анализе кривых блеска сверхновых — мощных взрывов умирающих звезд, которые служат своеобразными «стандартными свечами» для измерения космических расстояний. Улучшенный анализ этих данных, проведенный исследователями, показал, что «временной ландшафт» лучше согласуется с наблюдениями, чем стандартная ΛCDM-модель, требующая наличия темной энергии.
Более того, предложенная модель потенциально способна разрешить так называемое «хаббловское напряжение» — противоречие между скоростью расширения Вселенной, измеренной по реликтовому излучению (отголоскам Большого взрыва), и скоростью, определенной на основе наблюдений за сверхновыми в современной Вселенной. Если темной энергии не существует, то это противоречие может быть естественным образом объяснено неравномерностью расширения, предсказанной моделью «временного ландшафта».
Конечно, говорить о полной победе новой теории пока рано. Для окончательного подтверждения или опровержения модели «временного ландшафта» необходимы дальнейшие исследования и новые данные. Особые надежды возлагаются на работу космического телескопа Euclid, запущенного Европейским космическим агентством в 2023 году. Этот аппарат способен собрать беспрецедентное количество точных данных о распределении материи во Вселенной и измерить расстояния до тысяч сверхновых. Сравнение этих данных с предсказаниями модели «временного ландшафта» позволит с большей уверенностью судить о ее жизнеспособности. Также большие надежды возлагаются на космический телескоп Nancy Grace Roman, который также будет заниматься изучением темной энергии и структуры Вселенной.
Если модель «временного ландшафта» получит окончательное подтверждение, это будет означать настоящую революцию в космологии. Нам придется пересмотреть фундаментальные основы нашего понимания Вселенной и отказаться от концепции темной энергии, которая на протяжении многих лет была неотъемлемой частью стандартной космологической модели. Это станет ярким примером того, как новые данные и смелые идеи могут кардинальным образом менять наше представление о самых фундаментальных законах природы. Возможно, одна из величайших загадок современной науки окажется не столько загадкой, сколько следствием нашего собственного взгляда на Вселенную.