Стандартная космологическая модель, которая опирается на общую теорию относительности Эйнштейна, не может объяснить это ускорение без привлечения загадочной «темной энергии» — гипотетической силы, природа и происхождение которой до сих пор остаются неизвестными.
Дело в том, что существование ни темной энергии, ни родственной ей темной материи до сих пор ни разу не удавалось доказать — их попросту невозможно зарегистрировать никакими известными современной науке способами, поэтому нет никакой уверенности в том, что они вообще реальны. И международная группа ученых нашла альтернативный ответ на вопрос о расширении Вселенной, который не подразумевает действия гипотетического вещества или энергии.
Ученые из Центра прикладных космических технологий и микрогравитации (ZARM) при Бременском университете совместно с коллегами из Трансильванского университета в Брашове (Румыния) представили принципиально новый способ описания расширения Вселенной.
Чтобы понять суть проблемы, нужно вспомнить, как космологи описывают эволюцию Вселенной. Они используют уравнения Фридмана, выведенные из общей теории относительности. Однако когда эти уравнения применяют к реальным астрономическим наблюдениям, возникает несоответствие. Чтобы теория совпала с тем, что видят телескопы, ученым приходится вручную добавлять в уравнения дополнительный член — ту самую темную энергию. Этот элемент не вытекает естественным образом из самой теории, что давно вызывает неудовлетворенность в научном сообществе.
Специалисты из Бремена и Брашова пошли другим путем. Они обратились к расширенной версии общей теории относительности — так называемой, гравитации Финслера. Этот подход, который активно развивался в последние годы, использует более широкое описание геометрии пространства-времени. В отличие от стандартной формулировки, гравитация Финслера точнее описывает гравитационное поведение газов — и эта, на первый взгляд незначительная разница оказывается принципиально важной для моделирования крупномасштабной структуры Вселенной.
Применив этот подход к уравнениям Фридмана, ученые получили поразительный результат. Модифицированные уравнения — так называемые уравнения Финслера-Фридмана — естественным образом предсказывают ускоряющееся расширение даже в пустом пространстве. Никаких дополнительных предположений не требуется, никакой темной энергии добавлять вручную не нужно.
«Теперь мы можем объяснить ускоренное расширение Вселенной, по крайней мере частично, без темной энергии, на основе обобщенной геометрии пространства-времени, — говорит участник исследовательской группы Кристиан Пфайфер, физик из ZARM. — Новый взгляд на проблему темной энергии позволяет нам лучше понять законы космоса».
Разумеется, одна работа не отменяет десятилетия изучения темной энергии — вероятно, она действительно существует. Но предложенный космологами подход является ценным альтернативным инструментом для решения самых интригующих загадок мироздания.
Ранее астрономы выяснили, как в ранней Вселенной появлялась пыль.