Что если темная материя и темная энергия — всего лишь иллюзии?

Считалось, что эти космологические явления объясняются темной материей и темной энергией, но последние исследования показывают, что наша Вселенная расширяется без темной материи и темной энергии.

Отказ от темной материи и темной энергии решает «проблему невозможных ранних галактик», возникающую при попытке учесть галактики, которые не соответствуют ожиданиям относительно размера и возраста. Найти альтернативу темной материи и энергии, которая соответствовала бы существующим космологическим наблюдениям, включая распределение галактик, вполне возможно.

Темная материя

Темная материя — это гипотетическая форма материи, которая не взаимодействует с обычной материей никаким образом, кроме гравитации. Она была предложена в качестве теоретического способа объяснения наших астрофизических и космологических наблюдений. Обычная материя может проходить сквозь темную материю без какого-либо сопротивления, и наоборот.

В космосе гравитационное притяжение определяет скорость, с которой объект движется по орбите. Более высокая скорость, чем ожидается от окружающих орбитальных объектов, объясняется существованием и гравитационным притяжением темной материи.

Гравитационное притяжение темной материи также может искривлять световые лучи, вызывая эффект гравитационного линзирования, как и обычная материя. Это позволяет измерить наличие темной материи в объектах, вызывающих изгиб, например, в галактиках и скоплениях галактик.

Самым надежным подтверждением существования темной материи являются крошечные вариации, наблюдаемые в космическом микроволновом фоновом излучении (остаточное излучение после Большого взрыва), измеряемые со все более высокой точностью.

Еще одним аргументом в пользу существования темной материи является то, что крупномасштабные структуры Вселенной, такие как галактики, не смогли бы сформироваться без темной материи в течение ограниченного возраста Вселенной.

Альтернативные теории

Существуют альтернативные теории темной материи, которые объясняют многие астрофизические наблюдения. Старейшая и наиболее популярная теория — модифицированная ньютоновская динамика (МНД), которая предполагает, что ньютоновский закон обратного квадрата силы гравитационного притяжения — это упрощенная версия полной силы, которая становится ощутимой только на очень больших расстояниях, когда ньютоновская сила становится пренебрежимо малой.

Другой альтернативой является версия МОНД, которая включает релятивистские эффекты Эйнштейна и объясняет наблюдения, где МОНД ограничена, например, космическое микроволновое фоновое излучение. Кроме того, существует предложенная теория замедленной гравитации, которая также претендует на соответствие таким наблюдениям.

Астрономы с удивлением узнают, что многие наблюдения показывают полное отсутствие темной материи или структур с дефицитом темной материи. Это заставляет усомниться в ее существовании.

Приходится искать объяснение тому, что могло создать проблему, например, приливные силы, возникающие при прохождении близлежащих галактик и уносящие темную материю. Недавно было установлено, что даже масса Млечного Пути гораздо меньше, чем предполагается космологией.

Существует ли темная материя?

Недавние открытия заставляют усомниться в существовании темной материи. Несмотря на обширные исследования и миллиарды долларов инвестиций, прямых обнаружений темной материи так и не было.

Теория темной энергии сводит на нет гравитационное притяжение материи, заставляя Вселенную со временем расширяться быстрее, что и наблюдается. Взаимосвязанные изменения констант природы, получившие название ковариационных констант связи (КСС), достигают того же эффекта, ослабляя гравитационное притяжение и другие силы природы со временем, что устраняет необходимость в темной энергии.

В сочетании с эффектом усталого света (TL), который предполагает, что свет замедляется в результате потери энергии, в такой космологической модели нет места для темной материи. Подход CCC также может заменить константу, подобную темной энергии, которая считается ответственной за чрезвычайно быстрое расширение Вселенной после Большого взрыва, называемое инфляцией.

Возраст Вселенной определяется по исторической скорости ее расширения и может меняться в зависимости от модели, используемой для расширения. Измерение красного смещения взрывающихся звезд, называемых сверхновыми типа 1a, и их наблюдаемой яркости позволяет определить скорость расширения.

Редшифт — это понижение частоты спектральных линий в зависимости от скорости рецессии излучающего объекта, похожее на частоту сирены скорой помощи.

Если позволить красным смещениям, вызванным эффектом усталого света, сосуществовать с красными смещениями расширения, скорость расширения Вселенной уменьшается, а возраст Вселенной увеличивается.

Эта новая модель предсказывает, что Вселенная старше, чем мы думаем, — 26,7 миллиарда лет в космологии ССС по сравнению с 13,8 в стандартной космологии — и позволяет галактикам и их скоплениям формироваться без темной материи. Увеличение возраста Вселенной в ранние времена, когда начали формироваться структуры, в новой модели до 100 раз больше.

Отсутствие темной материи, которая уменьшает гравитационную силу и увеличивает время коллапса материи для формирования структур, значительно компенсируется увеличением возраста в модели ССС.

Замедление времени

Расширение Вселенной приводит к тому, что при наблюдении за удаленными галактиками время кажется замедленным. Модель CCC+TL согласуется с наблюдениями, показывающими эффект замедления времени, который, по-видимому, замедляет ход часов в далеких объектах.

Возникающая критика модели ССС+ТЛ основывается на ошибочных гипотезах, таких как недостатки концепции усталого света, или на неверном анализе, включая анализ красного смещения температуры космического микроволнового фона.

Единственный свободный параметр в космологии ССС определяет вариации всех констант, которые асимптотически приближаются к своим соответствующим постоянным значениям. Как и в стандартной космологии, космология ССС имеет только два свободных параметра. Добавление усталого света в CCC не требует никаких дополнительных свободных параметров.

Стандартная космологическая модель требует наличия темной материи для соответствия наблюдениям, например, для учета красного смещения при измерении яркости сверхновых. Темная материя также используется для объяснения физических процессов, таких как кривые вращения галактик, скопления галактик или гравитационное линзирование.

Использование космологии CCC+TL означает, что мы должны серьезно рассмотреть альтернативные физические процессы для объяснения астрофизических наблюдений, которые ранее приписывались темной материи.