Знаєте, космологія – штука цікава. Ми начебто непогано розібралися, як крутяться планети, як запалюються зірки… але з найбільшими масштабами — всього Всесвіту — досі купа загадок. Головні винуватці таємничості? Звичайно ж, знамениті темна матерія та темна енергія. Десятиліттями вчені виходять з того, що без цих невидимих сутностей ніяк не пояснити, чому галактики не розлітаються на частини і чому Всесвіт розширюється все швидше і швидше.
А що, коли… всього цього нема? Звучить зухвало, правда? Але саме таку ідею висунув доктор Річард Лью з Університету Алабами у Хантсвіллі. У своїй недавній роботі він пропонує глянути на космос під зовсім іншим кутом.
Давайте відверто: стандартна космологічна модель, за всієї своєї елегантності, спирається на компоненти, які ми ніколи безпосередньо не спостерігали. Темна матерія, яка нібито утримує галактики разом зі своєю гравітацією, і темна енергія, що розштовхує простір із прискоренням, становлять, за оцінками, близько 95% усієї маси-енергії Всесвіту. А ми бачимо лише жалюгідні 5%! Трохи незатишно, погодьтеся? Будувати картину світу на тому, чого ми не бачимо і не можемо помацати.
І ось тут на сцену виходить доктор Лью зі своєю альтернативою. Його ідея розвиває попередні роздуми про те, чи гравітація може існувати без маси (так-так, і таке буває!). Нова модель йде далі і пропонує: а що, якщо замість одного-єдиного Великого вибуху на початку часів, Всесвіт переживав (і, можливо, переживає?) цілу серію коротких потужних спалахів — сингулярностей?
Уявіть собі не одномоментне народження всього сущого, а скоріше серію неймовірно швидких «імпульсів», що рівномірно наповнюють весь простір матерією та енергією. Ці події, за Лью, настільки блискавичні та рідкісні, що ми їх просто не помічаємо. Вони ніби «блимають» — з’являються і зникають швидше, ніж ми встигаємо моргнути.
У чому фокус? А в тому, що ці «тимчасові сингулярності», як їх називає Лью, можуть пояснити ефекти, що спостерігаються без залучення темної матерії і темної енергії!
- Структура Всесвіту: Ці спалахи породжують не тільки матерію, а й початкові неоднорідності щільності — ті самі «насіння», з яких потім виростають галактики та їх скупчення. Виходить, чорна матерія як «гравітаційний клей» вже й не потрібна.
- Прискорене розширення: Найцікавіше! Ці сингулярності, згідно з моделлю, генерують щось під назвою «негативний тиск». Звучить дивно? Але це не «антигравітація» у чоло. Скоріше, це властивість простору-часу, що діє як сила, що розштовхує, змушуючи Всесвіт розширюватися з прискоренням. Схожий ефект дає темна енергія у стандартній моделі, але тут він виникає природно через ці спалахи, а не вводиться як окрема сутність.
Важливий момент: модель Лью обходиться без екзотики на кшталт «негативної маси». Негативний тиск — концепція, яку ще Ейнштейн розглядав у зв’язку з постійною космологічною. І, що важливо, ця модель, на відміну від старих ідей на кшталт «стаціонарного Всесвіту» Фреда Хойла, не порушує фундаментального закону збереження маси-енергії. Матерія та енергія не створюються з нізвідки постійно, а з’являються і зникають у ході цих коротких, але сильних подій.
Назва статті Лью — «Чи всюдисущі темна матерія і темна енергія?» — прямо натякає на відповідь. Ні, не всюдисущі. Вони взагалі не існують як постійні компоненти Всесвіту.
За цією теорією, ефекти, які ми приписуємо темній матерії та енергії, виявляються лише під час цих швидкоплинних сингулярностей. У ці короткі миті Всесвіт справді наповнюється енергією та неоднорідностями, які формують структури та змушують простір розширюватися. А в решту часу? Їх просто нема.
Це, до речі, елегантно пояснює, чому ми досі не зловили жодної частинки темної матерії та не зрозуміли природи темної енергії. Можливо, ми шукаємо те, що існує лише епізодично, як космічні «привиди»?
Прекрасна теорія, скажете ви. А як перевірити? Адже якщо ці спалахи не спостерігаються, то як довести їхню реальність?
Доктор Лью пропонує дотепний спосіб. Замість того, щоб ганятися за невловимими частинками, він пропонує уважніше подивитися на те, як розширюється сам Всесвіт. За допомогою потужних наземних телескопів (на кшталт обсерваторії Кека на Гаваях або телескопів на Ла Пальмі) можна провести детальні спостереження далеких галактик.
Ідея в тому, щоб «нарізати» дані щодо червоного зміщення — тобто фактично за часом. Якщо теорія Лью вірна, то графіку залежності відстані від швидкості видалення галактик (знаменитої діаграмі Хаббла) ми маємо побачити не плавну криву, а невеликі стрибки. Ці стрибки таки будуть відповідати моментам тих самих «тимчасових сингулярностей», коли Всесвіт отримував черговий «імпульс» до розширення. Знайти такі перегони було б справжнім проривом! Це стало б серйозним аргументом на користь моделі Лью і змусило переглянути наші фундаментальні уявлення про космос.
Що далі?
Звичайно, це поки що лише теорія. Їй доведеться пройти перевірку спостереженнями та витримати критику наукової спільноти. Але сама можливість поглянути на Всесвіт без необхідності заповнювати його загадковими «темними» сутностями вже захоплює дух. Може, Всесвіт влаштований простіше (або, навпаки, ще хитріший!), ніж ми думали? Може, замість пошуку невидимого варто придивитися до ритмів самого простору-часу?
