Новое исследование позволяет предположить, что темная энергия — это иллюзия

Но по мере накопления наблюдательных данных выяснилось, что в нашей модели есть несколько проблем. Например, скорость космического расширения, которую мы наблюдаем, зависит от метода наблюдения, который мы используем, что известно как проблема хаббловского натяжения.

С другой стороны, хотя мы предполагаем, что темная энергия равномерна по всему космосу, есть некоторые намеки на то, что это может быть не так. Теперь новое исследование утверждает, что мы все неправильно понимаем. Темной энергии, утверждают авторы, не существует.

Давайте начнем с того, что мы знаем. Когда мы смотрим на миллиарды световых лет космического пространства, мы видим, что материя спрессована в галактики, а галактики сгруппированы в скопления, так что во Вселенной есть скопления материи, разделенные большими пустотами.

На малых масштабах это означает, что распределение материи неравномерно. Но когда мы переходим к более крупным масштабам, скажем, к миллиарду световых лет или около того, среднее распределение материи выравнивается. В больших масштабах космос однороден и не смещен в какую-либо сторону.

Это означает, что мы можем в целом описать Вселенную как одинаковую везде. Это известно как принцип однородности. Применяя этот принцип к космическому расширению, мы можем смоделировать Вселенную с помощью метрики Фридмана-Леметра-Робертсона-Уокера (FLRW), где темная энергия является космологической константой.

Противники стандартной модели утверждают, что этот принцип не может быть применен к космическому расширению. Некоторые даже утверждают, что основные принципы общей теории относительности не могут быть применены в космических масштабах. В одной из таких моделей, известной как модель Timescape, утверждается, что темная энергия нарушает принцип эквивалентности.

Поскольку этот принцип уравнивает инерционную и гравитационную энергию, нет возможности выделить космическое расширение как реальный эффект. Кроме того, поскольку мы знаем, что гравитационные поля влияют на скорость времени, модель Timescape утверждает, что Вселенная не может быть однородной во времени.

По сути, модель утверждает, что в гравитационном колодце галактического скопления часы будут идти медленнее, чем в огромных пустых космических пустотах. За миллиарды лет космической истории эта разница будет накапливаться, создавая расхождение во времени во всей Вселенной. Именно это расхождение во времени и создает видимость космического расширения.

В последнем исследовании авторы используют набор данных Pantheon+ по сверхновым типа Ia, чтобы выяснить, соответствует ли он лучше стандартной космологической модели или модели Timescape. Основное различие между этими двумя моделями заключается в том, что в стандартной модели космическое расширение должно быть равномерным, в то время как в модели Timescape космическое расширение не может быть равномерным.

Команда обнаружила, что хотя Pantheon+ поддерживает обе модели, данные немного лучше соответствуют модели Timescape. Другими словами, наилучшее соответствие данных говорит о том, что темная энергия — это иллюзия, но это соответствие не настолько сильное, чтобы опровергнуть стандартную модель.

Если будущие наблюдения продолжат поддерживать модель Timescape, это произведет революцию в нашем понимании Вселенной. Однако есть причины для осторожности. Начнем с того, что модель Timescape — лишь одна из многих предложенных альтернатив стандартной модели, которые в данном исследовании не рассматриваются.

У модели Timescape есть и свои внутренние проблемы, которые необходимо решить, чтобы она стала новой космологической моделью. Но уже сейчас ясно, что мы не можем игнорировать тот факт, что стандартная модель может быть ошибочной. Мы вступаем в захватывающий период астрономии, когда наши знания о Вселенной значительно расширятся в ближайшем будущем.