Космологи давно ищут ответ на две большие загадки: почему Вселенная расширяется с ускорением и откуда берется энергия, вызывающая это ускорение. Появилась теория, которая может объяснить обе загадки сразу.
Что не так с нашей моделью
Стандартная модель космологии, Lambda-CDM, очень хорошо описывает строение Вселенной в больших масштабах. Она охватывает распределение галактик, реликтовое излучение и содержание легких элементов. Но у нее есть одно слабое место.
Lambda, или космологическая постоянная, отвечает за ускорение расширения Вселенной. Квантовая теория поля предсказывает для нее значение примерно в 10¹²² раз больше измеренного, и это одно из самых больших расхождений между теорией и реальностью во всей физике.
Отдельной проблемой остается так называемое напряжение Хаббла. Скорость расширения Вселенной, измеренная локально, не совпадает с той, которую выводят из данных о ранней Вселенной. Это противоречие не исчезает, несмотря на десятилетия исследований.
Идея Коушиаппаса
Ученый Савас Коушиаппас из Университета Брауна опубликовал статью на препринтном сервере arXiv, в которой предлагает нестандартный подход. Он предполагает, что размер Вселенной и скорость ее расширения невозможно одновременно определить с произвольной точностью. Так же, как в квантовой механике нельзя одновременно точно знать координату и импульс частицы.
Эта квантовая неопределенность на уровне всей Вселенной деформирует уравнение Фридмана. Это основное уравнение, описывающее, как расширяется Вселенная. Модифицированная версия автоматически воспроизводит ускорение расширения на поздних этапах и не требует никакой темной энергии. Никаких новых частиц, никаких новых полей, а лишь его собственная квантовая неопределенность.
Что предусматривает модель
Параметр уравнения состояния темной энергии для истинной космологической постоянной точно равен −1. В теории Коушиаппаса он оказывается немного больше. Именно такие отклонения уже фиксирует спектроскопический инструмент темной энергии DESI, и их должны подтвердить последующие обзоры.
Если изменить знак свободного показателя степени в уравнении, модель ведет себя совсем иначе. Вместо ускорения на поздних этапах она заменяет сингулярность Большого взрыва минимальным размером, от которого Вселенная отталкивается и начинает расширяться, без бесконечной плотности и без краха физических законов.
Что дальше
Пока что это теоретическая работа одного автора, не подтвержденная наблюдениями. Модель зависит от того, подтвердят ли будущие данные отклонение от значения −1 в параметре темной энергии. Миссия Euclid, обсерватория Веры Рубин и DESI измеряют именно те величины, которые, согласно теории, отличаются от значений стандартной модели.
Если отклонения сохранятся, идея Коушиаппаса станет еще более привлекательной для космологического сообщества.
Источник: space.com
