Загадкової «темної» сили, яка прискорює розширення Всесвіту, можливо й не існує. Правда може бути набагато дивнішою – мова про бульбашки простору, де час тече з кардинально різною швидкістю.
Час не такий постійний, як показує наш досвід. Області з більшою гравітацією відчувають повільніший темп часу порівняно з областями, де гравітація слабша, і цей факт може мати досить серйозні наслідки для того, як ми порівнюємо темпи космічного розширення відповідно до нещодавно розробленої моделі під назвою космологія часового ландшафту.
Розбіжності в швидкості течії часу в різних регіонах Всесвіту можуть складати мільярди років, даючи деяким місцям більше часу для розширення, ніж іншим. Коли ми дивимося на віддалені об’єкти крізь ці бульбашки, що спотворюють час, це може створити ілюзію, що розширення Всесвіту прискорюється.
Два нові дослідження проаналізували понад 1500 наднових, щоб дослідити, наскільки ймовірною може бути ця концепція, і виявили, що модель часового масштабу може краще підходити для спостережень, ніж наша поточна найкраща модель.
Стандартна модель космології досить добре пояснює Всесвіт – за умови, що ми трохи перевернемо цифри. Маси, здається, недостатньо, щоб пояснити гравітаційні ефекти, які ми спостерігаємо, тому ми винайшли невидимий заповнювач під назвою темна матерія.
Існує також дивна сила, яка протидіє гравітації, штовхаючи космос до розширення з прискореними темпами. Ми ще не знаємо, що це таке, тому в тому ж дусі ми назвали це темною енергією. Усе це разом зі звичайною матерією утворює те, що ми називаємо лямбда-моделлю холодної темної матерії (ΛCDM).
Діаграма, що показує історію Всесвіту відповідно до лямбда-моделі холодної темної матерії. (NASA)
Проблема полягає в тому, що ця модель використовує спрощене рівняння, яке передбачає, що весь Всесвіт є гладким і розширюється всюди з однаковою швидкістю. Але все далеко не гладко: ми бачимо колосальну космічну павутину, пересічену нитками галактик, розділених величезними порожнечами, більш пустельними, ніж ми можемо уявити.
І оскільки в порожнечах минуло набагато більше часу, там відбулося більше космологічного розширення.
Космологія Timescape враховує цю «грудкуватість». Більше матерії означає сильнішу гравітацію, що означає повільніший час – фактично, атомний годинник, розташований у галактиці, може йти на третину повільніше, ніж той самий годинник у середині порожнечі.
Коли ви розтягуєте це на величезну тривалість життя Всесвіту, можливо, у порожнечах минуло мільярди років більше, ніж у щільних речовиною областях. Приголомшливий висновок цього полягає в тому, що більше немає сенсу говорити, що Всесвіт має єдиний єдиний вік у 13,8 мільярдів років. Натомість різні регіони мали б різний вік.
І оскільки в порожнечах минуло набагато більше часу, там відбулося більше космологічного розширення. Тому, якщо ви подивитеся на об’єкт на дальній стороні порожнечі, виявиться, що він віддаляється від вас набагато швидше, ніж щось на цьому боці порожнечі. Згодом ці порожнечі займають більшу частину Всесвіту, створюючи ілюзію прискореного розширення, без необхідності викликати будь-яку темну енергію.
У 2017 році астрономи з Університету Кентербері в Новій Зеландії перевірили космологію часового ландшафту на основі спостережень і виявили, що вона трохи краще підходить для пояснення космічного розширення, ніж ΛCDM. Але було потрібно більше даних.
Тому для нових досліджень астрономічна група з Університету Кентербері та німецького Університету Гейдельберга зібрала та проаналізувала ці додаткові дані у формі каталогу 1535 наднових зірок типу Ia. Ці вибухи щоразу сяють із передбачуваною яскравістю, тому зміна їхнього світла може надійно визначити відстань, швидкість і напрямок руху. Тому їх часто називають «стандартними свічками».
Цього разу астрономи кажуть, що вони знайшли «дуже вагомі докази на користь часового масштабу над ΛCDM». Це свідчить про потенційну необхідність переосмислення основ космології.
«Темна енергія — це хибне визначення варіацій кінетичної енергії розширення, яке не є однорідним у Всесвіті, такому кускуватому, як той, у якому ми насправді живемо», — каже Девід Вілтшир, фізик з Кентерберійського університету.
«Дослідження надає переконливі докази, які можуть вирішити деякі ключові питання про особливості нашого космосу, що розширюється. Завдяки новим даним найбільша таємниця Всесвіту може бути вирішена до кінця десятиліття».
Обидва дослідження були опубліковані в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
