Новое исследование о сверхновых утверждает, что темная энергия не существует

Астрофизики предлагают остроинтересную альтернативу стандартной модели космологии, по которой ускорение расширения нашей Вселенной является иллюзией из-за неравномерного распределения материи с большими космическими пустотами.

Об этом рассказывается в The Conversation, передают OstanniPodii.com.

Изучая свет от далеких сверхновых -- ярко взрывающихся звезд -- в 1998 году астрономы обнаружили, что Вселенная не просто расширяется, а ее расширение ускоряется. Но что стоит за этим ускорением?

Вводим темную энергию. Это одна из самых обсуждаемых и остроинтересных недостающих частей пазла современной физики -- таинственная форма энергии, которая, как полагают, равномерно пронизывает всё пространство. В нынешней наиболее приемлемой модели современной космологии тёмная энергия является движущей силой ускоренного расширения Вселенной.

Но что, если существует другое объяснение, не связанное с темной энергией? Недавнее исследование с использованием данных от сверхновых указывает на то, что такое объяснение действительно может существовать, и оно называется моделью "Таймскейп" (Timescape). Это открытие может кардинально повлиять на наше понимание космоса, поэтому давайте погрузимся в него.

Что такое темная энергия?

Основой современной космологии является модель лямбда-холодной темной материи (Лямбда-ХТМ). Она описывает вселенную, где темная энергия -- обозначается Λ, греческой буквой Лямбда -- является движущим механизмом ускоренного расширения Вселенной.

Согласно этой модели, галактики танцуют вместе под воздействием невидимой паутины темной материи, состоящей из тяжелых частиц, которые ни с чем не взаимодействуют. Влияние этой холодной темной материи можно наблюдать только через гравитацию.

На темную энергию приходится почти 70% общего энергетического бюджета Вселенной, но ее точная природа остается одной из самых больших загадок в физике.

Некоторые интерпретации предполагают, что темная энергия может быть связана с энергией вакуума, в то время как другие исследования пытаются описать ее как новое энергетическое поле, которое эволюционирует, распространяясь в пространстве.

А недавнее исследование международной коллаборации DESI, которая прослеживает расширение Вселенной, намекнуло, что темная энергия может ослабевать со временем.

Также возможно, что наша современная теория гравитации (общая теория относительности Эйнштейна) является неполной. Возможно, она нуждается в расширении, чтобы описать гравитационное взаимодействие на космологических масштабах -- расстояниях от миллионов до миллиардов световых лет.

Что такое модель Таймскейп?

Материя -- темная материя, газ, галактики, звездные скопления и суперскопления -- неравномерно распределена по космосу.

Но в модели Лямбда-ХТМ мы предполагаем, что вселенная однородна и изотропна. Это означает, что в космических масштабах распределение материи выглядит гладким и равномерным. Любые сгустки и разрывы, которые мы можем найти, можно считать несущественными из-за грандиозных масштабов всего этого.

В противоположность этому, модель Таймскейп учитывает неравномерность распределения материи. Она предполагает, что наша сложная космическая паутина, состоящая из галактик, скоплений, филаментов и огромных космических пустот, напрямую влияет на то, как мы интерпретируем расширение Вселенной.

Это означает, что вселенная растягивается неравномерно.

Согласно модели Таймскейп, скорость расширения Вселенной варьируется в разных регионах в зависимости от того, насколько они плотные.

Ключевым параметром в модели Таймскейп является "доля пустоты": она количественно определяет долю пространства, которую занимают расширяющиеся пустоты.

Гравитация диктует, что пустоты расширяются быстрее, чем более плотные участки -- они имеют меньше материи, которая их сдерживает, что позволяет пространству растягиваться свободнее. Это создает усредненный эффект, который может имитировать ускоренное расширение, приписываемое темной энергии в Лямбда-ХТМ.

Коротко говоря, модель Таймскейп предполагает, что нам может лишь казаться, что расширение Вселенной ускоряется. Скорость расширения зависит от того, где вы находитесь во Вселенной.

Что показало исследование?

Авторы нового исследования проанализировали одну из крупнейших коллекций сверхновых типа Ia, которая называется набор данных Pantheon+. Эти сверхновые являются надежным стандартом, который используется для тестирования космологических моделей.

Команда сравнивала две основные модели: стандартную Лямбда-ХТМ (наш "ванильный" рецепт Вселенной) и модель Таймскейп.

При рассмотрении ближайших ярких сверхновых модель Таймскейп объясняла вещи лучше, чем наша стандартная модель. Однако это было только статистически, причем статистический анализ показал "очень сильное" преимущество.

Даже когда они исследовали более отдаленные сверхновые, где все должно быть более равномерно распределено, модель Таймскейп все равно оказалась немного лучше обычной модели.

Какой вывод? Модель Таймскейп, которая фокусируется на том, как космические "сгустки и разрывы" меняют то, как мы видим рост Вселенной, может лучше отражать истинную природу расширения нашей Вселенной. Особенно это касается ближней Вселенной -- рядом с нами есть много пустот и филаментов, которые влияют на то, как мы видим расширение.

Насколько убедительны доказательства?

Есть важные оговорки. Анализ не учитывает особые скорости -- малые, случайные движения галактик, которые могут влиять на измерения сверхновых. Они также не учитывают смещение Мальмквиста, когда более яркие сверхновые с большей вероятностью попадают в данные просто потому, что их легче обнаружить.

Эти потенциальные источники ошибок могут серьезно повлиять на результаты исследования. Кроме того, в исследовании не использовался самый новый набор данных о сверхновых от DES5yr. Он более последователен и однороден в сборе данных, чем Pantheon+, что потенциально делает его более надежным для сравнения.

Кроме сверхновых, модель Лямбда-ХТМ сейчас подкрепляется и другими факторами, в частности, акустическими колебаниями барионов и гравитационным линзированием. Будущие работы должны будут интегрировать их в модель Таймскейп.

Но в этом новом исследовании модель Таймскейп предлагает остроинтересную альтернативу Лямбда-ХТМ. Суть заключается в том, что ускорение нашей Вселенной является иллюзией из-за неравномерного распределения материи с большими космическими пустотами, которые расширяются быстрее, чем более плотные регионы.

Если это подтвердится, это будет означать революционное изменение парадигмы в космологии.

.

• Сверхновые
• расширение Вселенной
• Темная энергия