Ученые БФУ имени Иммануила Канта, доктор физико-математических наук Артем Валерьевич Асташенок и Александр Сергеевич Тепляков, доказали жизнеспособность модели голографической темной энергии. Такая модель считалась нестабильной, а потому широко не использовалась для описания процесса ускоренного расширения Вселенной. Результаты исследования опубликованы в журнале Physics Letters B.
В 1998 году ученые обнаружили, что Вселенная расширяется с ускорением, и для объяснения этого эффекта ввели такое понятие как темная энергия. Это особый тип энергии, которая заполняет все существующее пространство, но которую невозможно детектировать прямыми методами. Ее существование и свойства описывает стандартная космологическая модель, но к настоящему времени исследователи нашли в этой модели ряд проблем (например, проблема космологической постоянной, проблема тонкой настройки), которые не удается решить. Поэтому ученые разрабатывают новые модели, которые позволят непротиворечиво описать ускоренное расширение Вселенной.
Исследователи из Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта (Калининград) рассмотрели альтернативную модель — модель голографической темной энергии — и доказали ее жизнеспособность.
Это несколько другой способ рассмотрения природы ускоренного расширения Вселенной. Он вытекает из голографического принципа, который следует из квантовой гравитации и теории струн. Согласно ему, все величины внутри какого-то объема можно описать параметрами, которые наблюдаются на границе этого объема. То есть Вселенную можно представить в виде некой голограммы, и описать ее можно параметрами на границе.рассказывает Александр Тепляков, младший научный сотрудник лаборатории математического моделирования сложных и нелинейных систем БФУ имени Иммануила Канта.
В рамках голографического принципа в 2004 году была предложена модель голографической темной энергии. Однако в новой модели также был недостаток. Дело в том, что обычно темную энергию представляют в виде некой жидкости, однородно и равномерно заполняющей Вселенную. Для анализа колебаний внутри этой жидкости используют специальный параметр — квадрат скорости звука. Если он в результате расчетов оказывается отрицательным, то модель считают нестабильной. Расчеты, проводимые ранее в рамках модели голографической темной энергии, давали отрицательные значения квадрата скорости звука.
Исследователи предположили, что голографическую темную энергию не нужно рассматривать как жидкость, а вместо этого надо рассматривать возмущения голографической темной энергии с учетом ее геометрических свойств, и пришли к выводу, что модель на самом деле стабильна, то есть, возможно, она реалистична.
«Теперь нам предстоит понять, насколько наша модель соответствует данным наблюдений, которые предоставляют космические телескопы. И в 2024 году стали доступны уточненные данные для анализа: зависимость яркости от красного смещения для сверхновых типа Ia, барионные акустические осцилляции. Сравнивая предложенную космологическую модель с этими данными, мы сможем оценить, описывает ли она реальную Вселенную», — подводит итог Александр Тепляков.
Результаты исследования опубликованы в журнале Physics Letters B. Исследования проводились в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Наука и университеты»).