На думку дослідників, які прагнуть розгадати загадку того, як розширюється Всесвіт, однієї з найбільших загадок науки — темної енергії — насправді не існує. Результати аналізу науковців опублікував журнал Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.
Протягом останніх 100 років фізики зазвичай припускали, що космос розширюється однаково в усіх напрямках. З кінця ХХ ст. вони використовують ідею темної енергії для пояснення невідомої фізики, яку не можуть досі зрозуміти, але теорія, заснована на цій ідеї, завжди мала проблеми.
Тепер група фізиків і астрономів з Кентерберійського університету в Крайстчерчі (Нова Зеландія) кидає виклик ідеї темної енергії, спираючись на вдосконалений аналіз кривих блиску наднових, щоб показати: Всесвіт розширюється не одноманітно, а «клочкуватим» способом.
Нові докази підтверджують модель космічного розширення під назвою «часовий ландшафт» («timescape»). Вона не потребує темної енергії, бо відмінності в червоному зміщенні астрономічних об’єктів зумовлені не прискорення Всесвіту, а натомість наслідком того, як ми калібруємо час і відстань.
Ця модель враховує, що гравітація уповільнює час, тому ідеальний годинник у порожньому космосі цокає швидше, ніж усередині галактики. Згідно з цією моделлю, годинник у Молочному Шляху має бути на приблизно 35 відсотків повільнішим, ніж той самий всередині великих космічних порожнеч (войдах). А це означає, що в порожнечах часу б минуло більше на мільярди років. Тому розширення прискорюється, коли такі величезні пустоти ростуть і починають домінувати у Всесвіті.
Професор Девід Вілтшир (David Wiltshire), який керував дослідженням, сказав: «Наші висновки показують, що нам не потрібна темна енергія, щоб пояснити, чому Всесвіт, здається, розширюється із прискоренням». «Темна енергія — це хибне визначення варіацій кінетичної енергії розширення, яка не є рівномірною у Всесвіті, такому клочкуватому, як той, в якому ми насправді живемо».
Він додав: «Дослідження надає переконливі докази, які можуть вирішити деякі з головних питань про особливості нашого космосу, що розширюється. Завдяки новим даним найбільша таємниця Всесвіту може бути вирішена до кінця десятиліття».
Зазвичай науковці вважають, що темна енергія є слабкою антигравітаційною силою, яка діє незалежно від матерії та становить приблизно дві третини маси-енергії Всесвіту.
Стандартна модель лямбда-холодної темної матерії (Lambda Cold Dark Matter, ΛCDM) Всесвіту потребує темної енергії для пояснення спостережуваного прискорення швидкості розширення космосу.
Науковці зробили цей висновок на підставі вимірювань відстаней до наднових у далеких галактиках, які, здається, лежать далі, ніж мали б бути, якби розширення Всесвіту не прискорювалося.
Однак, заважаючи на нові спостереження, теперішня швидкість розширення Всесвіту все більше піддається сумніву. По-перше, результати спостережень післясвітіння Великого Вибуху, відомого як космічний мікрохвильовий фон (Cosmic Microwave Background, CMB), показують, що розширення раннього Всесвіту суперечить нинішньому розширенню. Ця аномалія отримала назву «напруга Габбла».
Крім того, нещодавній аналіз нових високоточних даних спостережень, отриманих за допомогою Спектроскопічного приладу темної енергії (Dark Energy Spectroscopic Instrument, DESI) виявив, що модель ΛCDM не «працює» так добре, як моделі, в яких темна енергія «розвивається» з часом, тобто не є постійною.
Як напругу Габбла, так і несподіванки, виявлені DESI, важко вирішити в рамках космологічних моделей, які використовують спрощений 100-річний закон космічного розширення — рівняння Фрідмана. За цими рівняннями в середньому Всесвіт розширюється рівномірно — ніби всі космічні структури можна пропустити через блендер, щоб приготувати невиразний суп без складної структури. Проте нинішній Всесвіт насправді містить складну космічну павутину галактичних скупчень у площинах і нитках, які оточують і пронизують величезні порожнини простору.
Професор Вілтшир додав: «Тепер ми маємо стільки даних, що в 21 столітті ми нарешті можемо відповісти на запитання — як і чому із складності виникає простий усереднений закон розширення? Простий закон розширення, який узгоджується із загальною теорією відносності Айнштайна, не має підкорятися рівнянню Фрідмана».
Дослідники кажуть — супутник Європейського космічного агентства «Евклід», який запустили у липні 2023 року, здатний отримати спостережні дані, що дадуть змогу перевірити та відрізнити космологічні моделі, засновані на рівнянні Фрідмана, від альтернативної моделі «часовий ландшафт». Однак для цього буде потрібно щонайменше 1000 незалежних високоякісних спостережень наднових.
Коли запропоновану модель часового ландшафту востаннє тестували в 2017 році, аналіз показав, що вона лише трохи краще підходить для пояснення космічного розширення, ніж ΛCDM. Тому наукова група з Крайстчерча тісно співпрацювала з групою Pantheon+, яка старанно створила каталог із 1535 надновими.
Група Вілтшира запевняє, що нові дані тепер дають «дуже вагомі докази» для моделі часового ландшафту. Це також може вказувати на переконливе вирішення проблеми з напругою Габбла та інших аномалій, пов’язаних із розширенням Всесвіту.
Дослідники сказали, що потрібні подальші спостереження за допомогою «Евкліда» та майбутнього космічного телескопа Ненсі Грейс Роман, щоб зміцнити підтримку моделі часового ландшафту. Нині науковці намагаються використати велику кількість нових даних, щоб розкрити справжню природу космічного розширення та темної енергії.
За інф. з сайту https://phys.org
