А якщо темної енергії не існує? Нова теорія пропонує інше пояснення розширення Всесвіту
Всесвіт не просто розширюється — він робить це дедалі швидше. Це відкриття вже багато років залишається однією з головних загадок сучасної фізики. За нинішніми уявленнями, прискорене розширення має бути спричинене загадковою силою, яку назвали темною енергією. Проблема в тому, що ніхто досі не знає, що це таке насправді.
Тепер група європейських учених пропонує сміливу альтернативу: можливо, темна енергія взагалі не потрібна.
Чому темна енергія стала «заплаткою» у фізиці
Сучасна космологія базується на загальній теорії відносності Ейнштейна та рівняннях Фрідмана, які описують еволюцію Всесвіту в цілому. Саме ці рівняння добре пояснюють, як змінювалися розміри Всесвіту після Великого вибуху.
Але коли астрономи наприкінці XX століття з’ясували, що розширення не сповільнюється, а навпаки — прискорюється, виникла проблема. Щоб рівняння «збіглися» з реальними спостереженнями, в них довелося штучно додати додатковий компонент — темну енергію. Фактично це невідома сутність, яка заповнює весь простір і штовхає Всесвіт назовні.
Багато фізиків вважають таке рішення незадовільним: замість пояснення воно виглядає як математична заплатка.
Альтернатива з геометрії простору-часу
Дослідники з Центру прикладних космічних технологій і мікрогравітації (ZARM) при Університеті Бремена разом із колегами з Трансильванського університету в Румунії вирішили піти іншим шляхом. Вони поставили запитання: а що, як сама геометрія простору-часу описана неповно?
Для цього вчені звернулися до так званої фінслерової гравітації — розширеної версії загальної теорії відносності. У цій теорії простір-час описується більш гнучко, ніж у класичній моделі Ейнштейна. Вона дозволяє точніше враховувати вплив матерії, газів і руху частинок на гравітаційні властивості Всесвіту.
Всесвіт прискорюється сам по собі
Коли команда перерахувала рівняння Фрідмана в межах фінслерової гравітації, результат виявився несподіваним. Навіть без додавання будь-якої темної енергії ці рівняння вже передбачають прискорене розширення Всесвіту — навіть у вакуумі. Інакше кажучи, Всесвіт може розширюватися швидше не через невідому силу, а через властивості самого простору-часу.
«Це захопливий натяк на те, що прискорене розширення можна пояснити, принаймні частково, без темної енергії — завдяки узагальненій геометрії простору-часу», — пояснює фізик Крістіан Пфайфер з ZARM, один з авторів дослідження.
Що це означає для космології
Важливо розуміти: нова теорія не скасовує темну енергію остаточно. Але вона показує, що існує інший, принципово новий шлях пояснення космічного прискорення — без введення невідомих форм матерії чи енергії.
Якщо фінслерова гравітація витримає подальші перевірки спостереженнями, це може змінити наш погляд на фундаментальні закони природи та еволюцію Всесвіту. Можливо, відповідь на одну з найбільших загадок космології ховалася не в нових сутностях, а в глибшому розумінні самої геометрії космосу.
Дослідження опубліковане в журналі Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.