Темної енергії може не бути

Загадкова темна енергія. Вважається, що вона відповідальна за 68% всієї маси-енергії Всесвіту. Проте угорсько-американська команда вчених ставить це під сумнів. Дослідники вважають, що стандартна модель Всесвіту не враховує його змінну структуру, і якщо цю змінність врахувати, необхідність в темній енергії зовсім зникне.

Згідно з загальноприйнятою теорією, наш Всесвіт утворився в результаті Великого Вибуху близько 13,8 мільярдів років тому. І з тих пір він розширюється. Ключовий доказом цього розширення є закон Габбла, заснований на спостереженнях галактик, в якому стверджується, що, в середньому, швидкість взаємного віддалення (розбігання) галактик пропорційна відстані між ними.

Астрономи вимірюють цю швидкість розбігання, дивлячись на лінії в спектрі галактики, які зсуваються тим більше в бік червоного (червоний зсув), чим швидше віддаляється галактика. Починаючи з 1920-х років вчені наносили на карту швидкості галактик.  Це привело їх до висновку, що весь Всесвіт розширюється, і що він почав життя як мала точка, що зникає, – сингулярність.

У другій половині двадцятого століття астрономи знайшли доказ невидимої «темної матерії», зауваживши, що щось було необхідно додаткове, щоб пояснити рух зірок в галактиках. Вважається, що темна матерія становить 27% від вмісту Всесвіту (на відміну від «звичайної» матерії яка в сумі дає лише 5%).

В 90-х роках минулого століття спостереження за вибухами білих карликів в подвійних системах – так званих наднових типу Ia, привели вчених до висновку, що є третій компонент – темна енергія, яка складає 68% маси-енергії Всесвіту і має бути відповідальна за прискорене розширення Всесвіту.

У новій роботі дослідники на чолі з аспірантом Габором Рацем з Будапештського університету імені Лоранда Етвеша в Угорщині, поставили під питання існування темної енергії і запропонували альтернативне пояснення. Вони стверджують, що звичайні моделі космології покладаються на апроксимації, які ігнорують структуру Всесвіту, припускаючи, що матерія має рівномірну густину (щільність).

“Рівняння загальної теорії відносності Айнштайна, що описують розширення Всесвіту, настільки математично складні, що за сто років так і не було знайдено розв’язків, які б враховували вплив космічних структур.”

– пояснює д-р Ласло Добош, співавтор статті, також з Будапештського університету імені Лоранда Етвеша.

“З дуже точних спостережень наднових ми знаємо, що Всесвіт прискорюється. Але, водночас, ми покладаємось на грубі наближення до рівнянь Айнштайна, які можуть ввести серйозні побічні ефекти (такі як потреба в темній енергії) в моделях, розроблених щоб узгоджуватись з даними спостережень”

На практиці, нормальна і темна матерія, схоже, заповнюють Всесвіт піноподібною структурою, де галактики розташовані на тонких стінках між бульбашками і згруповані в надскупчення (суперкластери). Всередині ж бульбашки, навпаки, майже порожні.

Використовуючи комп’ютерну симуляцію для моделювання впливу гравітації на розподіл мільйонів частинок темної матерії, вчені реконструювали еволюцію Всесвіту, в тому числі раннє злипання матерії і формування великомасштабної структури.

На відміну від звичайних моделей, де Всесвіт плавно розширюється, врахування структури призвело до моделі, де різні області космосу розширюються з різною швидкістю. Середня ж швидкість розширення, ти не менш,  узгоджується з поточними спостереженнями.

“Загальна теорія відносності є фундаментальною в нашому розумінні того, як розвивається Всесвіт. Ми не ставимо під сумнів її достовірність, ми ставимо під сумнів достовірність наближених рішень. Наші висновки спираються на математичне припущення, яке дозволяє неоднорідне розширення простору (відповідно до Загальної теорії відносності).”

– додає доктор Добош.

“І вони показують, як формування складних структур матерії впливає на розширення. Раніше про ці проблеми не згадувалося або замовчувалося, але якщо взяти їх до уваги, можна пояснити прискорення без необхідності темної енергії.”

Якщо результати цих досліджень підтвердяться, це істотно вплине і на моделі Всесвіту, і на напрямок досліджень у фізиці. Протягом останніх 20 років астрономи та фізики-теоретики багато розміркували про природу темної енергії, але вона так і залишається нерозгаданою таємницею. З новою моделлю вчені хочуть, принаймні, розпочати жваве обговорення.


Ілля Дока
  • 16 записів
  • 0 дописів
Ілля приєднався до Science Ukraine у 2016 році. Має вищу освіту у прикладній фізиці. Здебільшого пише про космос, технології, фундаментальну та прикладну фізику.
Отримуй новини, що визначають майбутнє на свій Email:
Оберіть Science Ukraine: