Вселенная расширяется из-за «мигающих» сингулярностей? Ученый предложил новую модель космоса без темной материи (и она работает)
Знаете, космология — штука занятная. Мы вроде бы неплохо разобрались, как крутятся планеты, как зажигаются звезды… но вот с самыми большими масштабами — всей Вселенной — до сих пор куча загадок. Главные виновники таинственности? Конечно же, знаменитые темная материя и темная энергия. Десятилетиями ученые исходят из того, что без этих невидимых сущностей никак не объяснить, почему галактики не разлетаются на части и почему Вселенная расширяется всё быстрее и быстрее.
А что, если… всего этого нет? Звучит дерзко, правда? Но именно такую идею выдвинул доктор Ричард Лью из Университета Алабамы в Хантсвилле. В своей недавней работе он предлагает взглянуть на космос под совершенно другим углом.
Куда пропали 95% Вселенной?
Давайте начистоту: стандартная космологическая модель, при всей своей элегантности, опирается на компоненты, которые мы никогда напрямую не наблюдали. Темная материя, которая якобы удерживает галактики вместе своей гравитацией, и темная энергия, расталкивающая пространство с ускорением, составляют, по оценкам, около 95% всей массы-энергии Вселенной. А мы видим лишь жалкие 5%!
Немного неуютно, согласитесь? Строить картину мира на том, чего мы не видим и не можем пощупать. Годами идут эксперименты по поиску частиц темной материи, но пока — тишина. Темная энергия еще более загадочна — ее природу вообще никто толком объяснить не может.
Не один взрыв, а серия «космических чиханий»?
И вот тут на сцену выходит доктор Лью со своей альтернативой. Его идея развивает предыдущие размышления о том, может ли гравитация существовать без массы (да-да, и такое бывает!). Новая модель идет дальше и предлагает: а что, если вместо одного-единственного Большого взрыва в начале времен, Вселенная переживала (и, возможно, переживает?) целую серию кратких, мощных вспышек — сингулярностей?
Представьте себе не одномоментное рождение всего сущего, а скорее серию невероятно быстрых «импульсов», равномерно наполняющих всё пространство материей и энергией. Эти события, по Лью, настолько молниеносны и редки, что мы их просто не замечаем. Они как бы «мигают» — появляются и исчезают быстрее, чем мы успеваем моргнуть.
В чем же фокус? А в том, что эти «временные сингулярности», как их называет Лью, могут объяснить наблюдаемые эффекты без привлечения темной материи и темной энергии!
- Структура Вселенной: Эти вспышки порождают не только материю, но и начальные неоднородности плотности — те самые «семена», из которых потом вырастают галактики и их скопления. Получается, темная материя как «гравитационный клей» уже и не нужна.
- Ускоренное расширение: Самое интересное! Эти сингулярности, согласно модели, генерируют нечто под названием «отрицательное давление». Звучит странно? Но это не «антигравитация» в лоб. Скорее, это свойство пространства-времени, которое действует как расталкивающая сила, заставляя Вселенную расширяться с ускорением. Похожий эффект дает темная энергия в стандартной модели, но здесь он возникает естественным образом из-за этих вспышек, а не вводится как отдельная сущность.
Важный момент: модель Лью обходится без экзотики вроде «отрицательной массы». Отрицательное давление — концепция, которую еще Эйнштейн рассматривал в связи с космологической постоянной. И, что принципиально, эта модель, в отличие от старых идей вроде «стационарной Вселенной» Фреда Хойла, не нарушает фундаментальный закон сохранения массы-энергии. Материя и энергия не создаются из ниоткуда постоянно, а появляются и исчезают в ходе этих кратких, но мощных событий.
Так где же «темные силы»? Да нигде! (Почти)
Название статьи Лью — «Вездесущи ли темная материя и темная энергия?» — прямо намекает на ответ. Нет, не вездесущи. Они вообще не существуют как постоянные компоненты Вселенной.
По этой теории, эффекты, которые мы приписываем темной материи и энергии, проявляются только во время этих мимолетных сингулярностей. В эти краткие мгновения Вселенная действительно наполняется энергией и неоднородностями, которые формируют структуры и заставляют пространство расширяться. А в остальное время? Их просто нет.
Это, кстати, элегантно объясняет, почему мы до сих пор не поймали ни одной частицы темной материи и не поняли природу темной энергии. Возможно, мы ищем то, что существует лишь эпизодически, как космические «призраки»?
Как поймать «призрака»?
Красивая теория, скажете вы. А как проверить? Ведь если эти вспышки ненаблюдаемы, то как доказать их реальность?
Доктор Лью предлагает остроумный способ. Вместо того чтобы гоняться за неуловимыми частицами, он предлагает внимательнее посмотреть на то, как расширяется сама Вселенная. С помощью мощных наземных телескопов (вроде обсерватории Кека на Гавайях или телескопов на Ла Пальме) можно провести очень детальные наблюдения далеких галактик.
Идея в том, чтобы «нарезать» данные по красному смещению — то есть, фактически, по времени. Если теория Лью верна, то на графике зависимости расстояния от скорости удаления галактик (знаменитой диаграмме Хаббла) мы должны увидеть не плавную кривую, а небольшие скачки. Эти скачки как раз и будут соответствовать моментам тех самых «временных сингулярностей», когда Вселенная получала очередной «импульс» к расширению.
Найти такие скачки было бы настоящим прорывом! Это стало бы серьезным аргументом в пользу модели Лью и заставило бы пересмотреть наши фундаментальные представления о космосе.
Что дальше?
Конечно, это пока только теория. Ей предстоит пройти проверку наблюдениями и выдержать критику научного сообщества. Но сама возможность взглянуть на Вселенную без необходимости заполнять ее загадочными «темными» сущностями — уже захватывает дух.
Может быть, Вселенная устроена проще (или, наоборот, еще хитрее!), чем мы думали? Может, вместо поиска невидимого стоит присмотреться к ритмам самого пространства-времени? Поиск ответов продолжается. И кто знает, может, следующий прорыв в понимании космоса уже не за горами, а точнее — в объективах наших телескопов, терпеливо всматривающихся в бездну времен.
