Эта графика дает представление об истории Вселенной, какой мы ее понимаем в настоящее время. После Большого взрыва космос начал расширяться, но примерно 10 миллиардов лет спустя он странным образом начал ускоряться благодаря теоретическому явлению, называемому темной энергией. Изображение предоставлено: НАСА, указание типа лицензии (CC BY 4.0)
По мнению исследователей, пытающихся разгадать тайну расширения Вселенной, одной из величайших загадок науки – темной энергии – на самом деле не существует.
Их анализ был опубликован в журнале «Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества».
На протяжении 100 лет физики обычно предполагали, что космос растет равномерно во всех направлениях. Они использовали концепцию темной энергии в качестве заполнителя для объяснения неизвестной физики, которую они не могли понять, но у этой противоречивой теории всегда были свои проблемы.
Теперь команда физиков и астрономов из Кентерберийского университета в Крайстчерче, Новая Зеландия, бросает вызов статус-кво и использует улучшенный анализ кривых блеска сверхновых, чтобы показать, что Вселенная расширяется более разнообразными, «комковатыми» способами.
Новые данные подтверждают модель космического расширения «временного ландшафта», которая не нуждается в темной энергии, поскольку различия в расширении света являются не результатом ускоряющейся Вселенной, а следствием того, как мы калибруем время и расстояние.
При этом учитывается, что гравитация замедляет время, поэтому идеальные часы в пустом космосе тикают быстрее, чем внутри галактики.
Модель предполагает, что часы в Млечном Пути будут примерно на 35 процентов медленнее, чем те же часы в среднем месте в больших космических пустотах, а это означает, что в пустотах прошли бы еще миллиарды лет. Это, в свою очередь, приведет к большему расширению пространства, создавая впечатление, что расширение происходит быстрее, когда во Вселенной доминируют такие огромные пустые пустоты.
Профессор Дэвид Уилтшир, возглавлявший исследование, сказал: «Наши результаты показывают, что нам не нужна темная энергия, чтобы объяснить, почему Вселенная расширяется все быстрее и быстрее».
«Темная энергия — это ошибочное определение изменений кинетической энергии расширения, которая не является однородной во Вселенной, столь неоднородной, как та, в которой мы на самом деле живем».
Он добавил: «Исследование предоставляет убедительные доказательства, которые могут прояснить некоторые ключевые вопросы, касающиеся особенностей нашего расширяющегося космоса».
«Благодаря новым данным величайшая загадка Вселенной может быть раскрыта к концу десятилетия».
Темная энергия обычно считается слабой антигравитационной силой, которая действует независимо от материи и составляет около двух третей плотности массы-энергии Вселенной.
Стандартная модель Вселенной с лямбда-холодной темной материей (ΛCDM) требует темной энергии для объяснения наблюдаемого ускорения скорости расширения космоса.
Ученые основывают этот вывод на измерениях расстояний до взрывов сверхновых в далеких галактиках, которые кажутся дальше, чем должны были бы быть, если бы расширение Вселенной не ускорялось.
Однако нынешняя скорость расширения Вселенной все чаще подвергается сомнению в результате новых наблюдений.
Во-первых, данные послесвечения Большого взрыва, известного как космический микроволновый фон (CMB), показывают, что расширение ранней Вселенной противоречит нынешнему расширению, аномалии, известной как «напряжение Хаббла».
Откройте для себя новейшие достижения науки, технологий и космоса благодаря более чем 100 000 подписчиков, которые ежедневно получают информацию от Phys.org. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получайте ежедневные или еженедельные новости о прорывах, инновациях и важных результатах исследований.
Кроме того, недавний анализ новых высокоточных данных, проведенный Спектроскопическим инструментом темной энергии (DESI), показал, что модель ΛCDM не очень хорошо сочетается с моделями, в которых темная энергия «эволюционирует» с течением времени, а не остается постоянной.
И напряженность Хаббла, и сюрпризы, обнаруженные DESI, трудно решить в моделях, которые используют упрощенный закон космического расширения 100-летней давности – уравнение Фридмана.
Это предполагает, что в среднем Вселенная расширяется равномерно – как если бы все космические структуры можно было пропустить через блендер, чтобы получить безликий суп без сложной структуры. Однако нынешняя Вселенная на самом деле содержит сложную космическую сеть скоплений галактик в слоях и нитях, окружающих и пересекающих огромные пустые полости.
Профессор Уилтшир добавил: «Сейчас у нас так много данных, что в 21 веке мы наконец сможем ответить на вопрос: как и почему сложность превращается в простой закон расширения средних значений?»
«Простой закон расширения, который согласуется с общей теорией относительности Эйнштейна, не обязательно подчиняется уравнению Фридмана».
Исследователи говорят, что спутник Европейского космического агентства «Евклид», запущенный в июле 2023 года, способен проверить уравнение Фридмана и отличить его от альтернативы временному ландшафту. Однако для этого требуется как минимум 1000 независимых высококачественных наблюдений сверхновых.
Когда предложенная модель временного ландшафта в последний раз тестировалась в 2017 году, анализ показал, что она лишь немного лучше подходит, чем ΛCDM, для объяснения космического расширения. Поэтому команда Крайстчерча тесно сотрудничала с командой Pantheon+, которая кропотливо создала каталог из 1535 различных сверхновых.
Они говорят, что новые данные теперь предоставляют «очень убедительные доказательства» временного ландшафта. Это также может указать на убедительное решение проблемы Хаббловского напряжения и других аномалий, связанных с расширением Вселенной.
По словам исследователей, дальнейшие наблюдения Евклида и космического телескопа «Роман Нэнси Грейс» необходимы для усиления поддержки модели временного ландшафта, поскольку сейчас идет гонка за использованием этого богатства новых данных, чтобы раскрыть истинную природу космического расширения и раскрыть темная энергия.
Информация от: Королевским астрономическим обществом.
