7K
По мнению венгерско-американской команды ученых, загадочная «темная энергия», которая, как предполагается, составляет 68% Вселенной, может не существовать. Исследователи считают, что стандартная модель Вселенной не учитывает ее неоднородную структуру, в то время как с вводом этого параметра потребность в темной энергии исчезает.
Наша Вселенная была рождена из Большого Взрыва 13,8 миллиардов лет назад и с тех пор продолжает расширяться. Основным доказательством этой теории является закон Хаббла, основанный на наблюдениях галактик. Он утверждает, что скорость, с которой галактика удаляется от нас, пропорциональна ее расстоянию.
Начиная с 1920-х годов картирование скоростей галактик привело ученых к выводу, что вся Вселенная расширяется и что она начала жизнь из бесконечно малой точки.
Во второй половине двадцатого века астрономы нашли доказательства невидимой «темной материи», заметив, что для объяснения движения звезд в галактиках необходим некий дополнительный параметр. На данный момент считается, что темная материя составляет 27% от всего содержимого Вселенной («обычное» вещество составляет всего 5%).
Наблюдения за взрывами белых карликов в бинарных системах, называемых сверхновыми типа Ia, в 1990-х годах привели ученых к выводу, что третий компонент, темная энергия, составляет 68% космоса и отвечает за ускоренное расширение Вселенной.
В новой работе исследователи под руководством Габора Раца из Университета им. Лоранда Этвеша (Венгрия) ставят под сомнение существование темной энергии и предлагают альтернативное объяснение. Они утверждают, что традиционные модели космологии основаны на приближениях, которые игнорируют ее структуру и предполагают однородность материи.
«Уравнение Общей теории относительности Эйнштейна, описывающее расширение Вселенной, настолько сложно математически, что за сто лет не было найдено решений, учитывающих влияние космических структур. Из очень точных наблюдений за сверхновыми мы знаем, что Вселенная ускоряется, но в то же время мы полагаемся на грубые приближения, которые могут привести к серьезным побочным эффектам, таким как потребность в темной энергии», – объясняет Ласло Добош, соавтор статьи из Университета им. Лоранда Этвеша.
На практике нормальная и темная материя заполняют Вселенную пенообразной структурой, в которой галактики расположены на тонких стенках между пузырьками и сгруппированы в сверхскопления. Внутри пузырьков напротив, почти нет обоих видов материи.
Используя компьютерную модель для симуляции влияния гравитации на распределение миллионов частиц темной материи, ученые восстановили эволюцию Вселенной, учитывая раннее группирование материи и образование крупномасштабной структуры. В отличие от обычных симуляций с плавно расширяющейся Вселенной учет структуры привел к модели, в которой различные области космоса расширяются с разной скоростью. Средний коэффициент расширения согласуется с данными наблюдений, которые предполагают общее ускорение.
«Общая теория относительности является фундаментальной для понимания эволюции Вселенной, и мы не подвергаем сомнению ее достоверность. Мы подвергаем сомнению приближенные решения. Наши выводы основаны на математической гипотезе, которая допускает дифференциальное расширение пространства. Соответствуя Общей теорией относительности, они показывают, как образование сложных структур влияет на расширение. Эти вопросы ранее игнорировались, но, приняв их во внимание, можно объяснить ускорение без темной энергии», – пояснил Ласло Добош.
Если вывод исследования подтвердится, он может оказать значительное влияние на модель Вселенной. Последние 20 лет астрономы и физики-теоретики размышляют над природой темной энергии, но она до сих пор остается загадкой.