Существование космической паузы переписывает историю Вселенной: что выяснили физики

Как известно, Вселенная началась с Большого взрыва, которые начал процесс непрерывного расширения космоса. Сейчас ученые считают, что Вселенная постоянно меняется. Теперь же группа физиков из Великобритании, США и Израиля предложили гипотезу, согласно которой, в истории Вселенной существовали периоды застоя. Эти периоды космического застоя могли возникнуть таким образом, что они заменили целые эпохи традиционной космической истории. Смелое предположение переписывает всю историю Вселенной, пишет New Scientist.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Разные эпохи Вселенной

Большой взрыв запустил расширение Вселенной примерно 13,8 млрд лет назад. Со временем это расширение заставило энергию Вселенной сместить свое распределение между различными формами. Сегодня ученые считают, что история космоса разделена на ряд эпох, в каждой из которых доминирует другая форма энергии.

Первой была эпоха инфляции, период ускоренного расширения космоса, длившийся крошечную долю секунды. В ней доминировала форма энергии, присущая вакууму пространства-времени, созданная гипотетической элементарной частицей, называемой инфлатоном.

После эпохи инфляции наступила эпоха повторного нагрева, в течение которой энергия вакуума была преобразована в материю, а та затем распалась на излучение.

Это привело к появлению эпохи излучения, когда было больше энергии в форме излучения, например, частиц света фотонов, чем материи. Но по мере расширения Вселенной излучение разбавилось быстрее, чем материя, поэтому настала эпоха материи.

В течение следующих 10 миллиардов лет материя эволюционировала от атомов и молекул до звезд и галактик. Но по мере того, как Вселенная продолжала расти, в ней стал доминировать другой вид энергии вакуума, называемый темной энергией, которая не разбавляется по мере расширения пространства-времени. Мы живем в эту эпоху темной энергии, в которой космос расширяется все быстрее, а материя непрерывно разбавляется.

Космический застой

Но общепринятое мнение о постоянном изменении энергии во Вселенной теперь оспаривает группа физиков. Согласно их гипотезе, новые эпохи с космическим застоем могли возникать в течение длительных периодов в прошлом и могут снова возникнуть в будущем.

В эти эпохи космического застоя количество энергии в форме материи, излучения и даже темной энергии остается фиксированным, хотя Вселенная расширяется. Нет единого вида энергии, доминирующего в периоды космического застоя. Вместо этого между ними всеми существует своеобразный баланс, считают физики.

Но изначально, перед тем как предложить гипотезу, которая переписывает историю Вселенной, физики изучали возможность существования гипотетических частиц под названием аксионы, которые могут объяснить темную материю, темную энергию и другие загадки космоса.

Именно это исследование, основанное на моделировании истории космоса, привело к идее о существовании космического застоя. И эти эпохи застоя могут заменять традиционные эпохи в истории Вселенной.

Причина появления космического застоя

Физики считают, что застой происходит потому, что гипотетические тяжелые частицы распадаются на более легкие и выпускают в это время излучение. Как было описано выше, когда Вселенная расширяется, излучение разбавляется быстрее, чем материя. Но в новой гипотезе дефицит излучения восполняется новым излучением от распадающихся частиц. Все эти дополнительные частицы означают, что материя не разбавляется так быстро по сравнению с темной энергией, позволяя Вселенной иметь баланс.

По словам физиков, возможно даже, что мы сейчас вступаем или выходим из периода застоя. Известно, что энергетическая смесь Вселенной изменилась в относительно недавней истории, потому что в настоящее время доминирует темная энергия, но несколько миллиардов лет назад Вселенная в основном состояла из материи. Моделирование показывает, что такие изменения могут происходить в начале или конце периодов застоя.

Если мы покидаем период застоя или если он возник в эпоху доминирования материи, это может помочь решить космологическую загадку известную как проблема Хаббла. Это небольшое, но существенное несоответствие между измерениями скорости расширения Вселенной. Ученые считают, что проблема возникает из-за того, что традиционная модель Вселенной не учитывает периоды застоя, в течение которых сосуществуют разные виды энергии.

Также физики считают, что эпоха инфляции на самом деле может быть периодом космического застоя. В отличие от традиционных моделей инфляции, застой объясняет, как закончилась инфляция, без необходимости делать дополнительные предположения.

Как подтвердить гипотезу физиков?

Есть несколько способов, с помощью которых наблюдения в ближайшем будущем могли бы обнаружить доказательства космического застоя в его различных формах. Например, это можно сделать с помощью гравитационных волн, ведь это колебание пространства-времени могло быть инициировано во время инфляции, то есть в самом начале истории Вселенной.

Другая возможность заключается в том, что ранние периоды космического застоя изменят структуру материи в малых масштабах, поскольку присутствие излучения, как правило, препятствует сгущению материи. Это означает, что комки темной материи будут меньше, чем предсказывает стандартная космологическая модель.

Как уже писал Фокус, марсоход NASA увидел странные цветные облака на Марсе, но ученые не могут их объяснить. Для астрономов остается загадкой, почему так называемые сумеречные облака на Красной планете обнаружили только в определенных местах.