Новое исследование, посвященное проблеме космологической постоянной, предполагает, что расширение Вселенной может быть иллюзией. «Хайтек» рассказывает главное.
Авторы нового, потенциально спорного исследования предполагают, что расширение Вселенной может быть миражом. Это переосмысление космоса решает загадку темной энергии и темной материи, которые, по мнению ученых, составляют около 95% всей энергии и материи Вселенной, но остаются окутанными тайной.
Новый новый подход подробно описан в статье, опубликованной в журнале Classical and Quantum Gravity профессором теоретической физики Женевского университета Лукасом Ломбрайзером.
Что такое расширение Вселенной?
Согласно общепринятой теории, Вселенная родилась вместе с Большим взрывом и выглядела как очень горячая и плотная точка. Спустя невообразимо малые доли доли секунды, началось расширение Вселенной (или инфляция). Само пространство расширялось быстрее скорости света. За этот период Вселенная выросла в размерах по крайней мере в 90 раз.
По данным НАСА, после инфляции рост Вселенной продолжился, но более медленными темпами. По мере расширения пространства она охлаждалась и формировалась материя. Через секунду после Большого взрыва она была заполнена нейтронами, протонами, электронами, антиэлектронами, фотонами и нейтрино.
Примерно через 380 000 лет после Большого взрыва материя достаточно остыла для образования атомов в эпоху рекомбинации, что привело к образованию прозрачного, электрически нейтрального газа. Однако после этого момента Вселенная погрузилась во тьму, так как еще не образовались ни звезды, ни какие-либо другие яркие объекты.
Примерно через 400 млн лет Вселенная начала выходить из космических темных веков в эпоху реионизации. За это время, длившееся более полумиллиарда лет, сгустков газа разрушилось достаточно, чтобы образовались первые звезды и галактики, чей энергичный ультрафиолетовый свет ионизировал и уничтожил большую часть нейтрального водорода.
Хотя расширение Вселенной постепенно замедлялось по мере того, как материя притягивалась друг к другу под действием гравитации, примерно через 5 или 6 млрд лет после Большого взрыва, по данным НАСА, таинственная сила (темная энергия), начала ускорять расширение Вселенной. Считается, что это процесс продолжается и сегодня.
Доказательства расширения и космологическая постоянная
Ученые знают, что Вселенная расширяется из-за красного смещения, растяжения длины волны света в сторону более красного конца спектра по мере того, как излучающий его объект удаляется от нас. У далеких галактик красное смещение больше, чем у ближайших к Земле. Это позволяет предположить, что эти галактики удаляются от нас все дальше и дальше.
Совсем недавно ученые нашли доказательства того, что расширение Вселенной не фиксировано, а на самом деле ускоряется. Для этого явления есть термин, известный как космологическая постоянная или лямбда.
В чем проблема?
Космологическая постоянная была головной болью для космологов, потому что предсказания ее значения, сделанные физикой элементарных частиц, отличаются от реальных наблюдений на 120 порядков. Поэтому космологическую постоянную называют «худшим предсказанием в истории физики».
Космологи часто пытаются устранить несоответствие между различными значениями лямбда, предлагая новые частицы или физические силы. Но авторы нового исследования решили эту проблему, переосмысливая существующие версии.
Что предлагает новое исследование?
В математической интерпретации Ломбризера Вселенная не расширяется, а является плоской и статической, как когда-то считал Эйнштейн. Наблюдаемые эффекты, которые указывают на расширение, можно объяснить эволюцией масс частиц, таких как протоны и электроны, с течением времени.
В такой интерпретации частицы возникают из поля, пронизывающего пространство-время. Космологическая постоянная определяется массой поля. Поскольку это поле флуктуирует, массы порождаемых им частиц ведут себя также. Космологическая постоянная по-прежнему меняется со временем, но в этой модели это этот процесс связан с изменением массы частиц с течением времени, а не с расширением Вселенной.
Флуктуации поля приводят к большим красным смещениям далеких скоплений галактик, чем предсказывают традиционные космологические модели. Таким образом, космологическая постоянная остается верной предсказаниям модели.
Рецепт темной Вселенной
Новая структура Ломбризера также решает некоторые другие насущные проблемы космологии, включая природу темной материи. Этот невидимый материал превосходит по численности обычные частицы материи в соотношении 5 к 1, но остается непонятным, поскольку не взаимодействует со светом.
Физик предположил, что флуктуации поля также могут вести себя как аксионное поле. При этом аксионы являются гипотетическими частицами, которые считаются одним из предполагаемых кандидатов на роль темной материи.
Эти флуктуации могут также «покончить» с темной энергией, гипотетической силой, растягивающей ткань пространства и, таким образом, раздвигающей галактики все быстрее и быстрее. В новой модели эффект темной энергии будет объясняться массами частиц, которые в более поздние времена во Вселенной избрали другой эволюционный путь.
Читать далее:
Рядом с Землей нашли квазилуну: она путешествует вместе с нашей планетой больше 2 000 лет
Исследователи показали, как выглядел фараон Тутанхамон