Розширення Всесвіту може бути міражем, припускає потенційно суперечливе нове дослідження. Це переосмислення космосу також пропонує рішення для загадок темної енергії та темної матерії, які, на думку вчених, становлять близько 95% загальної енергії та матерії Всесвіту, але залишаються оповитими таємницею.
Новий підхід детально описано в статті, опублікованій 2 червня в журналі Classical and Quantum Gravity професором теоретичної фізики Женевського університету Лукасом Ломбрізером.
Вчені знають, що Всесвіт розширюється через червоне зміщення, розтягнення довжини хвилі світла до більш червоного кінця спектра, коли об’єкт, який його випромінює, віддаляється від нас. Далекі галактики мають більший червоний зсув, ніж ближчі до нас, що свідчить про те, що ці галактики рухаються все далі від Землі.
Зовсім недавно вчені знайшли докази того, що розширення Всесвіту не є постійним, а насправді прискорюється все швидше і швидше. Це прискорене розширення описується терміном, відомим як космологічна стала, або лямбда.
Космологічна константа була головним болем для космологів, оскільки прогнози її значення, зроблені фізикою елементарних частинок, відрізняються від фактичних спостережень на 120 порядків величини. Тому космологічна константа була описана як «найгірший прогноз в історії фізики».
Космологи часто намагаються усунути розбіжності між різними значеннями лямбда, пропонуючи нові частинки або фізичні сили, але Ломбрайзер вирішує це, переглядаючи те, що вже є.
«У цій роботі ми вдягаємо нову пару окулярів, щоб дивитися на космос і його нерозв’язані головоломки, виконуючи математичне перетворення фізичних законів, які ним керують», — сказав Ломбрайзер електронною поштою Live Science.
У математичній інтерпретації Ломбрайзера Всесвіт не розширюється, а є плоским і статичним, як колись вважав Айнштайн. Ефекти, які ми спостерігаємо, і що вказують на розширення, натомість пояснюються еволюцією маси частинок — таких як протони й електрони — з часом.
На цій картині ці частинки виникають із поля, яке пронизує простір-час. Космологічна константа встановлюється масою поля, і оскільки це поле коливається, маси частинок, які воно породжує, також коливаються. Космологічна константа все ще змінюється з часом, але в цій моделі ця зміна зумовлена зміною маси частинок з часом, а не розширенням Всесвіту.
У моделі ці коливання поля призводять до більшого червоного зсуву для віддалених скупчень галактик, ніж передбачають традиційні космологічні моделі. Отже, космологічна постійна залишається вірною передбаченням моделі.
«Я був здивований тим, що проблема космологічної константи просто зникає в цьому новому погляді на космос», — сказав Ломбрізер.
Рецепт темного всесвіту
Нова структура Ломбрайзера також вирішує деякі інші нагальні проблеми космології, включаючи природу темної матерії. Цей невидимий матеріал перевищує кількість звичайних частинок матерії у співвідношенні 5 до 1, але залишається загадковим, оскільки він не взаємодіє зі світлом.
Ломбрайзер припустив, що коливання поля також можуть поводитися як так зване аксіонне поле, де аксіони є гіпотетичними частинками, які є одним із запропонованих кандидатів на темну матерію.
Ці коливання можуть також знищити темну енергію, гіпотетичну силу, яка розтягує тканину космосу і таким чином розганяє галактики все швидше і швидше. Згідно з цією моделлю, вплив темної енергії, згідно з Ломбрайзером, можна було б пояснити тим, що маси частинок пройшли інший еволюційний шлях у більш пізній час у Всесвіті.
На цьому знімку «в принципі немає потреби в темній енергії», додав Ломбрізер.
Пост-докторський дослідник з Університету ECCI, Богота, Колумбія, Лус Анхела Гарсія була вражена новою інтерпретацією Ломбрізера та тим, скільки проблем вона вирішує.
«Ця стаття досить цікава, і вона дає незвичайний результат для багатьох проблем у космології», — сказав Гарсія, який не брав участі в дослідженні, Live Science. «Теорія дає вихід для поточної напруги в космології».
Проте Гарсія закликав бути обережними в оцінці висновків статті, заявивши, що вона містить елементи в своїй теоретичній моделі, які, ймовірно, не можна буде перевірити спостереженнями, принаймні в найближчому майбутньому.
Читайте також: