Розширення Всесвіту може бути міражем, припускає нове потенційно суперечливе дослідження. Таке переосмислення космосу також пропонує рішення загадок темної енергії та темної матерії, які, на думку вчених, складають близько 95% всієї енергії та матерії Всесвіту, але залишаються оповитими таємницею.
Новий підхід детально описаний у статті, опублікованій 2 червня в журналі Classical and Quantum Gravity, професором теоретичної фізики Женевського університету Лукасом Ломбрізером.
Вчені знають, що Всесвіт розширюється дедалі швидше через червоне зміщення – розтягнення довжини світлової хвилі до червоного кінця спектра, коли об’єкт, що його випромінює, віддаляється від нас.
Віддалені галактики мають більше червоне зміщення, ніж ті, що ближче до нас, що свідчить про прискорення їхнього розширення. Це прискорене розширення описується терміном, відомим як космологічна стала, або лямбда, число, яке Ейнштейн вставив у свою теорію відносності як “поправку”, щоб зберегти Всесвіт пласким і постійним. Пізніше Ейнштейн назвав це своєю “найбільшою помилкою” після того, як астроном Едвін Хаббл виявив, що Всесвіт насправді розширюється, що заперечує необхідність такої константи. Однак через роки, коли вчені виявили, що розширення Всесвіту не є постійним, а навпаки, прискорюється, вони відродили космологічну сталу, щоб визначити це прискорення.
Космологічна стала була головним болем для космологів, оскільки передбачення її значення, зроблені фізикою елементарних частинок, відрізняються від фактичних спостережень на 120 порядків. Тому космологічну сталу називають “найгіршим передбаченням в історії фізики”.
Космологи часто намагаються вирішити проблему розбіжностей між різними значеннями лямбда, пропонуючи нові частинки або фізичні сили, але Ломбрізер вирішує її шляхом переосмислення того, що вже існує
“У цій роботі ми одягаємо нові окуляри, щоб подивитися на космос і його нерозв’язані загадки, виконуючи математичне перетворення фізичних законів, які ним керують”, – розповів Ломбрізер в інтерв’ю Live Science електронною поштою.
У математичній інтерпретації Ломбрізера Всесвіт не розширюється, а є пласким і статичним, як колись вважав Ейнштейн. Ефекти, які ми спостерігаємо, що вказують на розширення, натомість пояснюються еволюцією мас частинок – таких як протони та електрони – з плином часу.
На цій картині ці частинки виникають з поля, яке пронизує простір-час. Космологічна стала задається масою поля, і оскільки це поле коливається, маси частинок, які воно породжує, також коливаються. Космологічна стала все ще змінюється з часом, але в цій моделі ця зміна пов’язана зі зміною маси частинок з часом, а не з розширенням Всесвіту.
У моделі ці флуктуації поля призводять до більших червоних зміщень для віддалених скупчень галактик, ніж передбачають традиційні космологічні моделі. Таким чином, космологічна стала залишається вірною прогнозам моделі.
“Я був здивований, що проблема космологічної сталої просто зникає в цьому новому погляді на космос”, – сказав Ломбрізер.
Нова концепція Ломбрізера також вирішує деякі інші нагальні проблеми космології, зокрема, природу темної матерії. Цей невидимий матеріал переважає частинки звичайної матерії у співвідношенні 5 до 1, але залишається загадковим, оскільки не взаємодіє зі світлом.
Ломбрізер припустив, що флуктуації поля можуть також поводитися як так зване аксіонне поле, де аксіони – це гіпотетичні частинки, які є одним із запропонованих кандидатів на темну матерію.
Ці флуктуації також могли б покінчити з темною енергією, гіпотетичною силою, що розтягує тканину простору і таким чином розштовхує галактики все швидше і швидше. У цій моделі вплив темної енергії, за словами Ломбрізера, пояснюється масою частинок, які в пізніші періоди розвитку Всесвіту пішли іншим еволюційним шляхом.
У цій картині “темна енергія, в принципі, не потрібна”, – додав Ломбрізер.
Постдокторський дослідник Університету ECCI, Богота, Колумбія, Лус Анхела Гарсія, був вражений новою інтерпретацією Ломбрізера і тим, як багато проблем вона вирішує.
“Стаття досить цікава, і вона дає незвичайний результат для багатьох проблем в космології, – сказав Гарсія, який не брав участі в дослідженні, в інтерв’ю Live Science. “Теорія дає вихід для нинішньої напруженості в космології”.
Однак Гарсія закликав до обережності в оцінці результатів дослідження, заявивши, що його теоретична модель містить елементи, які, ймовірно, не можуть бути перевірені спостереженнями, принаймні, в найближчому майбутньому.
Читайте також:
Nu stiu daca s-a gandit cineva ca deplasarea spectrului luminii spre rosu a obiectelor foarte indepartate poate fi datorita curgerii inegale a timpului intre noi si acel obiect. Masa universului prin care trece lumina ar putea modifica acest timp si implicit frecventa luminii observate fata de cea iitiala. Asta ar explica multe din anomaliile observate fata de teoria bigbang si a expansiunii universului.