Новое потенциально спорное исследование предполагает, что расширение Вселенной может быть миражом. Это переосмысление космоса также предлагает решения загадок темной энергии и темной материи, которые, по мнению ученых, составляют около 95% всей энергии и материи Вселенной, но остаются окутанными тайной.
Новый новый подход подробно описан в статье, опубликованной 2 июня в журнале Classical and Quantum Gravity профессором теоретической физики Женевского университета Лукасом Ломбрайзером .
Астрономы используют свет от далеких звезд, таких как показанная здесь туманность Улитка, для измерения видимого расширения Вселенной. Новое исследование предполагает, что в картине может быть нечто большее, чего мы не видим. (Изображение предоставлено НАСА/JPL-Caltech/SSC)
Ученые знают, что Вселенная расширяется из-за красного смещения, растяжения длины волны света в сторону более красного конца спектра по мере того, как излучающий его объект удаляется от нас. У далеких галактик красное смещение больше, чем у ближайших к нам, что позволяет предположить, что эти галактики удаляются от Земли все дальше.
Совсем недавно ученые нашли доказательства того, что расширение Вселенной не фиксировано, а на самом деле ускоряется все быстрее и быстрее. Это ускоряющееся расширение фиксируется термином, известным как космологическая постоянная или лямбда.
Космологическая постоянная была головной болью для космологов, потому что предсказания ее значения, сделанные физикой элементарных частиц, отличаются от реальных наблюдений на 120 порядков . Поэтому космологическую постоянную называют «худшим предсказанием в истории физики».
Космологи часто пытаются устранить несоответствие между различными значениями лямбда, предлагая новые частицы или физические силы, но Ломбрайзер решает эту проблему, переосмысливая то, что уже существует.
«В этой работе мы надели новую пару очков, чтобы посмотреть на космос и его нерешенные загадки, выполнив математическое преобразование физических законов, которые им управляют», — сказал Ломбризер Live Science по электронной почте.
В математической интерпретации Ломбризера Вселенная не расширяется, а является плоской и статической, как когда-то считал Эйнштейн. Эффекты, которые мы наблюдаем, которые указывают на расширение, вместо этого объясняются эволюцией масс частиц, таких как протоны и электроны, с течением времени.
На этой картинке эти частицы возникают из поля, пронизывающего пространство-время. Космологическая постоянная определяется массой поля, и, поскольку это поле флуктуирует, массы порождаемых им частиц также флуктуируют. Космологическая постоянная по-прежнему меняется со временем, но в этой модели это изменение связано с изменением массы частиц с течением времени, а не с расширением Вселенной.
В модели эти флуктуации поля приводят к большим красным смещениям далеких скоплений галактик, чем предсказывают традиционные космологические модели. Таким образом, космологическая постоянная остается верной предсказаниям модели.
«Я был удивлен, что проблема космологической постоянной, кажется, просто исчезает в этом новом взгляде на космос», — сказал Ломбрайзер.
Рецепт темной вселенной
Новая структура Ломбризера также решает некоторые другие насущные проблемы космологии, включая природу темной материи. Этот невидимый материал превосходит по численности обычные частицы материи в соотношении 5 к 1, но остается загадочным, поскольку не взаимодействует со светом.
Ломбризер предположил, что флуктуации поля также могут вести себя как так называемое аксионное поле, при этом аксионы являются гипотетическими частицами, которые являются одним из предполагаемых кандидатов на роль темной материи.
Эти флуктуации могут также покончить с темной энергией, гипотетической силой, растягивающей ткань пространства и, таким образом, раздвигающей галактики все быстрее и быстрее. В этой модели эффект темной энергии, по словам Ломбризера, будет объясняться массами частиц, которые в более поздние времена во Вселенной избрали другой эволюционный путь.
На этой картине «в принципе нет необходимости в темной энергии», — добавил Ломбрайзер.
Лус Анджела Гарсия, научный сотрудник Университета ECCI в Боготе, Колумбия, была впечатлена новой интерпретацией Ломбризера и тем, как много проблем она решает.
«Документ довольно интересный, и он дает необычный результат для многих проблем космологии», — сказал Гарсия, который не участвовал в исследовании. «Эта теория дает выход текущим противоречиям в космологии».
Тем не менее, Гарсия призвал к осторожности при оценке результатов исследования, заявив, что в его теоретической модели содержатся элементы, которые, вероятно, нельзя будет проверить экспериментально, по крайней мере, в ближайшем будущем.
Примечание редактора: эта статья была исправлена в 13:30 по восточному времени 20 июня, чтобы отразить, что красное смещение является свидетельством космического расширения, но не свидетельством ускоренного космического расширения.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
