На думку дослідників, які прагнуть розгадати загадку того, як розширюється Всесвіт, однієї з найбільших загадок науки — темної енергії — насправді не існує. Їх аналіз був опублікований в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters. Протягом останніх 100 років фізики зазвичай припускали, що космос росте однаково в усіх напрямках. Вони використовували концепцію темної енергії як заповнювач для пояснення невідомої фізики, яку вони не могли зрозуміти, але суперечлива теорія завжди мала свої проблеми.
Зараз команда фізиків і астрономів з Кентерберійського університету в Крайстчерчі, Нова Зеландія, кидає виклик статус-кво, використовуючи вдосконалений аналіз кривих блиску наднових, щоб показати, що Всесвіт розширюється більш різноманітним, «грудкуватішим» способом.
Нові докази підтверджують модель космічного розширення «часового ландшафту», яка не потребує темної енергії, оскільки відмінності в розтягуванні світла є не результатом прискорення Всесвіту, а натомість наслідком того, як ми калібруємо час і відстань. Він враховує, що гравітація уповільнює час, тому ідеальний годинник у порожньому космосі цокає швидше, ніж усередині галактики.
Модель припускає, що годинник у Чумацькому Шляху був би приблизно на 35 відсотків повільнішим, ніж той самий у середньому положенні у великих космічних порожнечах, що означає, що в порожнечах минуло б ще мільярди років. Це, своєю чергою, дозволить більше розширювати простір, створюючи враження, що розширення стає швидше, коли такі величезні порожні пустоти ростуть, щоб домінувати у Всесвіті. Професор Девід Вілтшир, який керував дослідженням, сказав: «Наші висновки показують, що нам не потрібна темна енергія, щоб пояснити, чому Всесвіт, здається, розширюється зі швидкістю прискорення.
«Темна енергія — це хибне визначення варіацій кінетичної енергії розширення, яка не є рівномірною у Всесвіті, такому грудкуватому, як той, у якому ми насправді живемо».
Він додав: «Дослідження надає переконливі докази, які можуть вирішити деякі з ключових питань про особливості нашого розширюваного космосу.
«Завдяки новим даним найбільша таємниця Всесвіту може бути вирішена до кінця десятиліття».
Зазвичай вважається, що темна енергія є слабкою антигравітаційною силою, яка діє незалежно від матерії та становить приблизно дві третини щільності маси-енергії Всесвіту. Стандартна лямбда-модель холодної темної матерії (ΛCDM) Всесвіту потребує темної енергії для пояснення спостережуваного прискорення швидкості розширення космосу. Вчені ґрунтують цей висновок на вимірюваннях відстаней до вибухів наднових у далеких галактиках, які, здається, знаходяться далі, ніж мали б бути, якби розширення Всесвіту не прискорювалося. Однак теперішня швидкість розширення Всесвіту все більше піддається сумніву новими спостереженнями.
По-перше, докази післясвітіння Великого вибуху, відомі як космічний мікрохвильовий фон (CMB), показують, що розширення раннього Всесвіту суперечить нинішньому розширенню, аномалія, відома як «напруга Хаббла».
Крім того, нещодавній аналіз нових високоточних даних за допомогою спектроскопічного приладу темної енергії (DESI) виявив, що модель ΛCDM не підходить так добре, як моделі, в яких темна енергія «розвивається» з часом, а не залишається постійною. Як напругу Хаббла, так і несподіванки, виявлені DESI, важко вирішити в моделях, які використовують спрощений 100-річний закон космічного розширення — рівняння Фрідмана.
Це припускає, що 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 листах і нитках, які оточують і пронизують величезні порожні пустоти.
Професор Вілтшир додав: «Тепер ми маємо стільки даних, що у 21 столітті ми нарешті можемо відповісти на запитання — як і чому зі складності виникає простий усереднений закон розширення?»
«Простий закон розширення, який узгоджується із загальною теорією відносності Ейнштейна, не повинен підкорятися рівнянню Фрідмана».
Дослідники кажуть, що супутник Європейського космічного агентства «Евклід», який був запущений у липні 2023 року, здатний перевірити та відрізнити рівняння Фрідмана від альтернативи таймскейпу. Однак для цього буде потрібно щонайменше 1000 незалежних високоякісних спостережень наднових.
Коли запропоновану модель часового масштабу востаннє тестували у 2017 році, аналіз показав, що вона лише трохи краще підходить, ніж ΛCDM, як пояснення космічного розширення, тому команда Крайстчерча тісно співпрацювала з командою Pantheon+, яка старанно створила каталог із 1535 чіткі наднові. Вони кажуть, що нові дані тепер надають «дуже вагомі докази» для Timescape. Це також може вказувати на переконливе розв’язування проблеми напруги Хаббла та інших аномалій, пов’язаних із розширенням Всесвіту.
Дослідники кажуть, що необхідні подальші спостереження з Евкліда та Римського космічного телескопа Ненсі Грейс, щоб зміцнити підтримку моделі часового ландшафту, оскільки зараз триває гонка, щоб використати цю велику кількість нових даних, щоб розкрити справжню природу космічного розширення та темної енергії.