У новій моделі еволюції Всесвіту немає місця темній матерії

Канадський фізик Раджендра Гупта звірив свою модель еволюції Всесвіту з даними спостережень. З одного боку, результати розрахунків збіглися з передбаченими, з іншого — його модель спочатку можна було підігнати під спостереження.

За допомогою космічного телескопа «Джеймс Вебб» ми знаходимо все більше галактик у молодому Всесвіті, загальна маса та старі зірки яких не зовсім вписуються у прийняті гіпотези про еволюцію таких об’єктів. У сучасному космосі галактики та зірки ростуть значно повільніше. Багато вчених вважають, що причина швидкого зростання перших зірок і галактик — особливі умови у молодому Всесвіті. Інші впевнені, що переглядати потрібно не моделі формування зірок, а всю стандартну космологічну модель. Одну таку альтернативну теорію розвиває Раджендра Гупта – професор фізики з Оттавського університету (Канада).

Він об’єднав гіпотезу про те, що фундаментальні фізичні константи змінюються з розвитком Всесвіту (модель CCC, сovarying сoupling сonstants) та модель «старіння світла» (TL). Відповідно до останньої, фотони, що летять крізь простір, «втомлюються», тобто втрачають енергію, від зіткнень з іншими частинками, саме тому виникає червоне зміщення (через меншу енергію збільшується довжина світлової хвилі).

«У стандартній космології вважається, що розширення Всесвіту, що прискорюється, провокує темна енергія. Насправді причина не в темній енергії, а в силах природи, що слабшають з розширенням», — пояснив Гупта.

Щоб підтвердити альтернативну модель CCC+TL, її потрібно перевірити на багатьох доступних сьогодні даних спостережень. Зокрема, на «стандартному» наборі: баріонних акустичних осциляціях, реліктовому випромінюванні, первинному нуклеосинтезі та віці кульових зоряних скупчень. У новій роботі, опублікованій у журналі The Astrophysical Journal, фізик протестував її на «слідах» баріонних акустичних осциляцій.

Що таке баріонні акустичні осциляції? У первинній щільній гарячій плазмі «новонародженого» Всесвіту взаємодія сил тяжіння та відштовхування породжувала «звукові хвилі» в матерії (осциляції). Через це речовина перестала бути такою вже однорідною. Коли воно охолонуло, щільніші області нарешті притягли матерію, і так утворилися перші зірки та галактики.

По-перше, ці звукові хвилі «віддрукувалися» у реліктовому випромінюванні. По-друге, їх «сліди» мають бути видно у розподілі галактик у більш сучасному Всесвіті. Саме на цих даних Гупта перевірив свою альтернативну модель CCC+TL.

У розрахунку за галактиками вчений використав результати розрахунків із роботи колег. Там астрофізики взяли сотні тисяч галактик, світло яких йшло до нас від 1,4 до шести мільярдів світлових років (червоне усунення z = 0,11 до 0,65), розподілили їх на кілька груп на відстані і порахували для них значення «слідів» баріонних осциляцій. У Гупти розрахунки за цими даними спостережень збіглися з передбаченими за його моделлю CCC+TL.

Теоретично, якщо дотримуватися стандартної космологічної моделі, в якій космологічні постійні не змінюються, ці дані повинні корелювати зі слідами осциляцій у реліктовому випромінюванні. У моделі CCC+TL постійні не залишаються такими.

За результатами розрахунків вийшло, що в моделі CCC+TL «горизонт звуку» на кілька порядків відрізняється від стандартної космологічної моделі. «Горизонт звуку» — те, наскільки «звукові хвилі» встигли розлетітися в первинній плазмі до того, як вона охолола. За стандартною моделлю — на 135 кілопарсек. За моделлю CCC+TL — на 15,5 мегапарсека.

Це очікується, тому що за CCC+TL виходить, що і вік Всесвіту вдвічі більший — 26,7 мільярда років. Все в ній розвивалося з «нормальною» швидкістю, і перші зірки з галактиками мали достатньо часу на формування. У той самий час пояснення їх формування не потрібна темна матерія. Проблема CCC+LT у тому, що хоч вона й може пояснити дані спостережень через зміну «постійних», неможливо експериментально довести, що ці зміни справді були.

Зазначимо, що гіпотеза про «старіння світла» вважається спростованою. Наприклад, ще радянський астроном Яків Зельдович підкреслював, що червоне зміщення в моделі «старіння світла» має бути різним за різних довжин хвиль — тобто спектральна картина раннього Всесвіту повинна мати зовсім інші розподіли типових спектрів, ніж для навколишнього пізнього Всесвіту. Однак на практиці цього немає.

Незалежність червоного усунення від довжини хвилі спостережуваних джерел із давнього Всесвіту легко пояснити виходячи з того, що він розширюється. Тоді фотони на шляху з раннього Всесвіту до нас, у пізній, просто розтягуються разом із простором, що й змінює довжину їхньої хвилі. Але в моделі «старіння світла» розширення Всесвіту немає, а значить, незалежність червоного усунення для різних довжин хвиль по суті незрозуміла.