Темна енергія може бути спричинена тиском гігантських пустот, які, імовірно, розривають Всесвіт.
Гігантські пустелі майже повного небуття, які складають більшу частину Всесвіту, можуть бути причиною прискорення розширення Всесвіту, показує нове дослідження. Це означає, що ці величезні простори небуття можуть пояснити темну енергію, таємничу силу, яка, здається, роздирає Всесвіт на частини.
Ласкаво просимо в пустелю
Збільште масштаб Всесвіту і з’явиться цікавий візерунок: космічна мережа, найбільший візерунок, знайдений у природі. У цих масштабах, де цілі галактики виглядають як маленькі крапки вогнів, астрономи спостерігають довгі тонкі нитки галактик, щільні згустки, які називаються скупченнями, а між ними величезні області майже повної порожнечі. Ці безплідні регіони є великими космічними пустотами, найменші з яких мають 20 мільйонів світлових років у поперечнику, тоді як найбільші можуть перевищувати 160 мільйонів світлових років у поперечнику.
Подібно до прогалин у павутині, порожнечі складають більшу частину об’єму Всесвіту, незважаючи на те, що в них майже немає матерії. Дійсно, окрім самої космічної павутини, яка тягнеться від одного кінця видимого Всесвіту до іншого, космічні пустоти є найбільшими речами в космосі.
Сила нічого
Астрономи вперше виявили космічні порожнечі наприкінці 1970-х років, але з тих пір вони здебільшого ігнорувалися. Натомість астрономи та космологи зосередилися на яскраво освітлених структурах Всесвіту, таких як галактики та скупчення. Завдяки цим дослідженням астрономи виявили сюрприз у 1990-х роках: темну енергію.
Темна енергія — це назва спостережуваного прискореного розширення Всесвіту. Це означає, що Всесвіт не тільки розширюється щодня; він розширюється все швидше з кожною миттю.
Астрономи поняття не мають, що стало причиною цього періоду прискореного розширення, який, здається, почався приблизно 5 мільярдів років тому. Звідси термін «темна енергія» — це крута назва для величезної космологічної головоломки.
Яке відношення порожнечі мають до темної енергії? По-перше, наслідки прискореного розширення не відчуваються всередині зоряних систем чи галактик; там гравітаційне тяжіння матерії більш ніж достатньо сильне, щоб повністю подолати її. Наприклад, ні наша Сонячна система, ні Чумацький Шлях не стають більшими через темну енергію. Але оскільки порожнечі майже повністю порожні, вони набагато легше відчувають вплив темної енергії. Тому має сенс досліджувати природу цього прискореного розширення там, де його вплив найсильніший.
І нова дослідницька стаття команди іранських фізиків-теоретиків, просуває цей напрямок думок на крок далі. У своїй статті, опублікованій у липні в базі даних препринтів arXiv і прийнятій для публікації в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, автори стверджують, що темна енергія знаходиться не тільки в пустотах, але й спричинена ними.
З темряви
Як ці гігантські області порожнечі можуть викликати прискорене розширення? Відповідь, на думку авторів, полягає не тільки в тому, щоб дивитися на існування космічних пустот, а й на їх динаміку.
Космічні пустоти не просто існують. Як і всі інші великі структури у Всесвіті, вони виросли зі скромних початків до свого теперішнього величезного розміру. Мільярди років тому вся матерія у Всесвіті була розподілена досить рівномірно; не було великої різниці щільності від місця до місця. Але з часом будь-яке місце, де було трохи більше речовини, ніж у середньому, почало притягувати до себе більше матерії. З більшою кількістю матерії цей регіон мав ще більше привабливості, що сприяло ще більшому зростанню. Протягом мільярдів років речовина накопичувалася, утворюючи галактики, групи та скупчення.
І коли ці структури росли, порожнечі спустошувалися і збільшувалися. Але замість того, щоб розглядати це як пасивний процес, ми можемо розглядати зростання пустот як тиск на структури навколо них. Наприклад, у міру зростання порожнеч нитки галактик між ними неухильно стоншуються і зрештою розчиняються, дозволяючи порожнечам зливатися. У найближчі кілька мільярдів років порожнечі зрештою розчинять космічну мережу, змусивши всю матерію перетворитися на ізольовані згустки, розділені сотнями мільйонів світлових років порожнечі.
Цей тиск спотворює простір-час навколо пустот, як і будь-яке інше джерело матерії чи енергії у Всесвіті.
Спотворення простору-часу означає, що коли порожнечі розширюються, вони тиснуть на галактики на їхніх кордонах, змушуючи їх розділятися, незважаючи на гравітаційне тяжіння між ними.
Автори виявили, що кумулятивний вплив усіх великих пустот у Всесвіті, які працюють разом, щоб розчинити космічну павутину, призводить до прискореного розширення. Сила цього прискореного розширення, спричиненого порожнечею, відповідає поточним оцінкам темної енергії.
Астрономам знадобляться додаткові дослідження для перевірки цієї ідеї. По-перше, нам потрібно більше вимірювань пустот, щоб отримати кращий розрахунок їх спільного тиску. Крім того, нам потрібно більше інформації про саму темну енергію, особливо про те, чи змінилася її сила за останні кілька мільярдів років. Тим не менш, це інтригуюча ідея: можливо, темна енергія не спричинена якоюсь екзотичною силою чи процесом у Всесвіті, а є просто побічним продуктом нормальної еволюції порожнечі.
За матеріалами сайту Live Science.
Раніше ми писали про те, що за межами нашої галактики існує якась таємнича сутність, яка тисне на нас із неймовірною силою.