Физики проверили модель Вселенной без темной материи и темной энергии

Физики проверили космологическую модель, в которой не нужны темная материя и темная энергия. Речь о CCC+TL: по её расчётам, возраст Вселенной составляет 26,7 млрд лет, а фундаментальные константы со временем меняются. Два испытания модель прошла, но авторы подчёркивают, что это пока проверка её внутренней согласованности, а не независимое подтверждение космологии.

Почему стандартной модели нужны невидимые компоненты

Главная космологическая модель, Лямбда-CDM, описывает Вселенную так: около 5% приходится на обычное вещество, 27% на темную материю и 68% на темную энергию. Оба темных компонента напрямую не наблюдаются, но без них не сходятся ускорение расширения, распределение галактик и реликтовое излучение.

В 2023 году физик Раджендра Гупта предложил иную картину. Поводом стали снимки телескопа «Джеймс Уэбб»: галактики, которые при возрасте Вселенной 13,8 млрд лет выглядят слишком взрослыми. Гупта допустил, что со временем меняются константы, имеющие размерность длины, например скорость света, постоянная Планка, гравитационная постоянная и заряд электрона, а безразмерные величины остаются прежними.

Второе допущение опирается на идею, которую в 1929 году выдвигал Фриц Цвикки: часть красного смещения далёких галактик объясняется тем, что свет по пути теряет энергию. Эта «усталость света» растягивает космическую историю примерно втрое. Вместе с изменяющимися константами она и дала название модели, CCC+TL (Covarying Coupling Constants + Tired Light). Из картины при этом исчезают и темная энергия, и частицы темной материи.

Как модель сдавала экзамены

Новая теория должна пройти те же проверки, что и стандартная. Исследователи выбрали два: первичный нуклеосинтез и вращение дисковых галактик. Работы опубликованы в журналах Universe и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

При первичном нуклеосинтезе в первые минуты после Большого взрыва из протонов и нейтронов формировались ядра гелия, дейтерия и лития. Стандартная физика предсказывает их доли с точностью до долей процента, хотя с литием у неё давно есть проблемы. Опасность для новой модели была очевидной: если время растянуто втрое, нейтроны успевают распасться в большем количестве, и гелия должно получиться меньше.

Авторы взяли давно используемый код NUC123, добавили в него один параметр масштаба и запустили два варианта расчёта: обычный и с утроенным временем. Пропорции лёгких элементов почти не изменились. Объяснение авторы видят в масштабной симметрии: если скорости ядерных реакций и время жизни нейтрона растягиваются вместе с темпом расширения, ключевые соотношения сохраняются. Нейтрон живёт втрое дольше, но и внутренние «часы» идут втрое медленнее.

Синхронное масштабирование реакций авторы назвали собственным допущением, а не следствием самой теории. Кроме того, у результата есть ограничение, связанное с плотностью обычного вещества. Вторая проверка, по вращению 165 галактик, дала такое же или лучшее описание, чем у прежних моделей. Но пока это лишь внутренняя согласованность: сравнение с независимыми наблюдениями остаётся задачей дальнейших работ.

По материалам: Naked Science