|
Темная энергия - это иллюзия
|
|
|
|
В 1998 году астрономы сделали любопытное открытие. Изучая поведение далеких сверхновых, они пришли к выводу, что Вселенная не просто расширяется, но и это расширение ускоряется. Космос, по их мнению, взрывается.
|
|
|
|
Это открытие потрясло космологию. Это означало, что Вселенная, вероятно, переживет долгую холодную смерть, поскольку ее компоненты будут неумолимо удаляться друг от друга. Это также подняло вопрос о том, что вызывает это ускорение. Космологи в конце концов решили, что расширением движет сила, которую они назвали темной энергией, и начали разрабатывать космологическую модель, которая могла бы объяснить это, названную моделью лямбда-холодной темной материи (лямбда-CDM).
|
|
|
|
История достигла кульминации в 2011 году, когда астрономы, стоящие за этим открытием, были удостоены Нобелевской премии по физике. Но важные вопросы остаются, и понимание этого загадочного явления с тех пор является главной задачей современной космологии.
|
|
Темная иллюзия
|
|
|
|
Теперь, возможно, загадка наконец-то близка к разгадке благодаря работе Антонии Сейферт и ее коллег из Кентерберийского университета в Новой Зеландии. Эта группа проанализировала самые последние и наиболее полные наблюдения сверхновых типа Ia и заявила, что полученные данные согласуются с моделью Вселенной, которая, в конце концов, не взрывается. Другими словами, темная энергия - это всего лишь иллюзия.
|
|
|
|
|
|
|
“Эти результаты свидетельствуют о необходимости пересмотра основ теоретической и наблюдательной космологии”, - говорят ученые.
|
|
|
|
В основе этой дискуссии лежит различие между моделью Фридмана-Леметра-Робертсона-Уокера и другой моделью, называемой космологией “временной шкалы”, предложенной Дэвидом Уилтширом и другими в 2007 году (Уилтшир является одним из авторов новой статьи).
|
|
|
|
Модель Фридмана и соавторов предполагает, что Вселенная однородна в самых больших масштабах, так что свет распространяется равномерно во всех направлениях. Но различные теоретики указывали на то, что Вселенная далека от однородности и вместо этого усеяна галактиками высокой плотности и гигантскими пустотами, которые в еще большем масштабе формируются в гигантские структуры нитевидного типа.
|
|
|
|
Хорошо известно, что галактики изгибают и искажают световые волны, и некоторые космологи говорят, что пустоты должны делать то же самое, и разработали математические инструменты для изучения того, как это может заставить Вселенную выглядеть для наблюдателей на Земле.
|
|
|
|
Вклад Уилтшира заключается в модели, основанной на этом мышлении, под названием timescape cosmology, которая исследует, как изменения гравитационных сил во Вселенной могут замедлять течение времени для световых волн. В результате сверхновые типа Ia кажутся более удаленными, чем ожидалось, и поэтому кажется, что они движутся быстрее. Все это, по его словам, создаст иллюзию взрыва Вселенной, в то время как на самом деле расширение Вселенной может замедляться. Важно отметить, что такая перспектива устраняет необходимость в темной энергии.
|
|
|
|
Конечно, окончательной проверкой космологических теорий является то, подтверждаются ли они данными наблюдений. Итак, чтобы проверить гипотезу о временной шкале, Сейферт, Уилтшир и соавторы провели независимый от модели анализ самой обширной на сегодняшний день подборки наблюдений сверхновых типа Ia, названной Pantheon+ dataset.
|
|
|
|
Сверхновые типа Ia имеют здесь решающее значение, поскольку обладают постоянной внутренней яркостью, которая позволяет астрономам точно определять расстояние до них.
|
|
|
|
Зайферт и его коллеги сравнили предсказания модели лямбда-CDM и модели timescape. Анализ выявил убедительные доказательства в пользу модели timescape. Примечательно, что коэффициент Байеса — статистическая метрика, используемая для сравнения моделей, — указывал на решающее предпочтение космологии временного ландшафта перед лямбда-CDM. “Рассматривая всю выборку Pantheon+, мы находим очень веские доказательства в пользу timescape, а не лямбда-CDM”, - говорят Сейферт и соавторы.
|
|
Теория нюансов
|
|
|
|
Конечно, другие группы должны будут подтвердить и повторить эти выводы. Но если они подтвердятся, то последствия будут глубокими. Темная энергия, особая сила, управляющая ускорением Вселенной, станет ненужной. Вместо этого наблюдаемые эффекты проистекали бы из тонкого понимания общей теории относительности, примененной к плотной, неоднородной Вселенной.
|
|
|
|
Это означает, что космологам придется пересмотреть модель лямбда-CDM, которая на протяжении десятилетий была краеугольным камнем современной космологии. Модель лямбда-CDM учитывает темную энергию, используя космологическую постоянную ?, но она также пытается объяснить мощные гравитационные эффекты, которые, как считается, генерируются холодной темной материей, хотя ученым еще предстоит непосредственно наблюдать темную материю. Если темная энергия действительно является иллюзией, космологам придется пересмотреть эту парадигму.
|
|
|
|
Это станет облегчением для физиков, которые долгое время размышляли над тем, как Вселенная может создавать так много энергии — темной или иной — казалось бы, из ниоткуда.
|
|
|
|
Статья Сейферта и соавторов ни в коем случае не является последним словом. Но они подчеркивают, что их результаты являются убедительным аргументом в пользу переоценки основ теоретической и наблюдательной космологии. “Наши результаты имеют глубокие последствия для космологии и астрофизики”, - говорят Зайферт и его коллеги. Останется ли темная энергия в конечном итоге краеугольным камнем космологии или уйдет в историю как иллюзия восприятия, еще предстоит выяснить, но в любом случае, предстоящее путешествие выглядит захватывающим.
|
|
|
|
Источник
|
