Темной энергии не существует, поэтому она не может расширять Вселенную — новое исследование

Одна из самых больших загадок науки — темная энергия — на самом деле не существует, утверждают исследователи, пытающиеся разгадать загадку того, как расширяется Вселенная.

В течение последних 100 лет ученые обычно предполагали, что Вселенная расширяется одинаково во всех направлениях. Они использовали концепцию темной энергии для объяснения неизвестной физики, которую не могли понять, но у этой спорной теории всегда были свои проблемы.

Теперь команда физиков и астрономов из Университета Кентербери (Новая Зеландия) бросает вызов статус-кво, используя улучшенный анализ кривых блеска сверхновых, чтобы показать, что Вселенная расширяется более вариативно.

Новые данные подтверждают модель «временнóго ландшафта» космического расширения, которая не нуждается в темной энергии, поскольку различия в растяжении света являются не результатом ускорения Вселенной, а следствием того, как мы калибруем время и расстояние.

Модель учитывает, что гравитация замедляет время, поэтому идеальные часы в пустом пространстве идут быстрее, чем внутри галактики.

Модель предполагает, что часы в Млечном Пути будут идти примерно на 35 процентов медленнее, чем те же часы в среднем положении в больших космических пустотах, что означает, что в пустотах прошли бы миллиарды лет. Это, в свою очередь, обеспечит большее расширение пространства, и будет казаться, что расширение ускоряется, когда такие огромные пустые объемы пространства становятся доминирующими во Вселенной.

«Наши результаты показывают, что нам не нужна темная энергия, чтобы объяснить, почему кажется, что Вселенная расширяется с ускорением», — говорит профессор Дэвид Уилтшир, автор исследования. «Темная энергия — это ошибочное определение вариаций кинетической энергии расширения, которая не является однородной во Вселенной, столь неоднородной, как та, в которой мы живем».

Он добавил: «Исследование предоставляет убедительные доказательства, которые могут разрешить некоторые из ключевых вопросов о причудах нашего расширяющегося космоса. С новыми данными самая большая загадка Вселенной может быть решена к концу десятилетия».

Темная энергия, как принято считать, представляет собой слабую антигравитационную силу, которая действует независимо от материи и составляет около двух третей плотности массы и энергии Вселенной.

Стандартная модель Вселенной с темной материей (ΛCDM) требует наличия темной энергии для объяснения наблюдаемого ускорения скорости расширения космоса. Ученые основывают этот вывод на измерениях расстояний до взрывов сверхновых в далеких галактиках, которые кажутся более далекими, чем должны быть, если бы расширение Вселенной не ускорялось.

Однако нынешние темпы расширения Вселенной все чаще ставятся под сомнение новыми наблюдениями.

Во-первых, свидетельства послесвечения Большого взрыва, известного как космический микроволновый фон (CMB), показывают, что расширение ранней Вселенной не совпадает с текущим расширением — аномалия, известная как «напряжение Хаббла».

Во-вторых, недавний анализ новых высокоточных данных, полученных с помощью спектроскопического прибора для изучения темной энергии (DESI), показал, что модель ΛCDM не так хорошо согласуется с моделями, в которых темная энергия «эволюционирует» со временем, а не остается постоянной.

Как хаббловское напряжение, так и сюрпризы, выявленные DESI, трудно разрешить в моделях, использующих упрощенный 100-летний закон космического расширения — уравнение Фридмана.

Он предполагает, что в среднем Вселенная расширяется равномерно — как будто все космические структуры можно пропустить через блендер, чтобы получился «суп» без особенностей, без каких-либо сложных структур. Однако на самом деле современная Вселенная содержит сложную космическую сеть скоплений галактик в нитях, которые окружают и опутывают огромные пустоты.

«Сейчас у нас столько данных, что в XXI веке мы сможем наконец ответить на вопрос — как и почему простой средний закон расширения возникает из сложности? Простой закон расширения, согласующийся с общей относительностью Эйнштейна, не обязательно должен подчиняться уравнению Фридмана», — сказал Дэвид Уилтшир.

Исследователи говорят, что телескоп Европейского космического агентства «Евклид», который был запущен в июле 2023 года, способен проверить и отличить уравнение Фридмана от альтернативного варианта временной шкалы. Однако для этого потребуется провести по меньшей мере 1000 независимых высококачественных наблюдений за сверхновыми.

Когда предложенная модель временной шкалы в последний раз тестировалась в 2017 году, анализ показал, что она лишь немногим лучше, чем ΛCDM, подходит для объяснения космического расширения, поэтому команда ученых из Новой Зеландии тесно сотрудничала с коллаборацией Pantheon+, которая подготовила каталог из 1535 различных сверхновых.

Они говорят, что новые данные теперь предоставляют «очень веские доказательства» существования временной шкалы. Это также может указывать на убедительное объяснение напряженности Хаббла и других аномалий, связанных с расширением Вселенной.

Исследователи говорят, что необходимы дальнейшие наблюдения с помощью космического телескопа Евклид и будущего телескопа Nancy Grace Roman, чтобы укрепить поддержку новой модели, и предстоит использовать богатство новых данных для раскрытия истинной природы космического расширения и темной энергии.

Новый анализ был опубликован в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.