Не так смотрим. Открытие космологов показало, что мы неправильно представляем, как устроена наша Вселенная

Приблизительно в конце 1990-х ученые составили что-то вроде космического путеводителя — модель Лямбда-CDM (ΛCDM). Ее называют стандартной моделью космологии, поскольку в эту концепцию вписываются многие аспекты нашей Вселенной. Однако последние открытия находят все больше брешей в, казалось бы, надежной теории.

Считается, что во Вселенной, кроме обычной материи, из которой состоят наши дома, планеты и миллиарды звезд, свет которых доходит до нас по ночам, есть также темная материя. Обнаружить ее напрямую ученым не удалось до сих пор, поскольку темная материя, как предполагается, совершенно не взаимодействует со светом.

Тем не менее, ее существование объясняется гравитацией: движение звезд и галактик нельзя объяснить без наличия невидимой нам силы. Именно эта сила не дает обычной материи разлететься во все стороны, ведь Вселенная постоянно расширяется. Так незаметно мы подошли сразу к двум огромным загадкам космологии, решение которые определенно принесет их авторам Нобелевскую премию.

Мы знаем, что наш мир с каждой секундой становится все больше. Этот процесс объясняется темной энергией — гипотетической силой, которая якобы провоцирует постоянное расширение Вселенной. Вот уже несколько десятилетий ученые пытаются определить скорость этого расширения. Спойлер: пока безуспешно, однако есть некоторые интересные предположения.

Космологическое расширение Вселенной описывают с помощью постоянной Хаббла. Однако постоянная Хаббла на самом деле никакая не постоянная — ученые неутомимо уточняют ее и пересчитывают, из-за чего мы до сих пор не можем прийти к единому показателю скорости расширения Вселенной. Различные подходы давали противоречащие друг другу результаты.

Второй показатель, который вызывает споры в ученой среде, это плотность распределения материи во Вселенной и степень ее «комковатости». Считается, что сейчас по всей Вселенной разбросаны «сгустки» материи, которые и формируют галактики. За этот показатель отвечает параметр сигма-8, изучение которого с помощью разных методов также приводит к неоднозначным результатам.

Фактически, сейчас ученые не могут сойтись в том, как Вселенная существует на самом базовом уровне — где-то внутри наших главных теорий существует большой изъян или неизвестная сила, которая и не дает исследователям найти ответ на эту загадку.

Кроме того, недавнее исследование самого древнего света во Вселенной и вовсе поставило большой вопрос в правильности нынешнего трактования ее устройства: японские ученые из Нагойского Университета предполагают, что наш мир на самом деле вовсе не «комковатый», как это представляется сейчас.

«Проблема несоответствия [Хаббла] и, возможно даже несоответствия сигмы-8 является нашим первым намеком на то, где нам стоит искать трещины в модели Лямбда-CDM. Однако я уверенно могу сказать, что не знаю, как мы найдем решение», — говорит Арсалан Адил, аспирант кафедры теоретической физики Калифорнийского университета в Дейвисе в интервью изданию VICE.

Главная проблема решения этих загадок в том, что эти два показателя связаны между собой. Если исследование меняет один из них, то второй меняется за ним как бы по умолчанию. Элеонора Ди Валентино, научный сотрудник Университета Шеффилда, изучающая этот вопрос, объясняет, что увеличение показателя постоянной Хаббла приводит к увеличению сигмы-8 — и наоборот. До сих пор ученым не удавалось создать модель Вселенной, которая действовала бы иначе.

Однако Адилу и его коллегам удалось частично разорвать эту связь. В своем новом исследовании американские ученые сумели получить более высокий показатель постоянной Хаббла и одновременно более низкое значение сигмы-8. Многие эксперты предполагают, что это — первый шаг к тому, чтобы изменить нашу основную космологическую модель, на которую опираются практически все исследователи космоса.

Адил предупреждает, что они не делали никаких далеко идущих выводов в своей работе — их целью было доказать, что альтернатива нынешней модели есть, а ее поиск уж точно нельзя назвать бесперспективным. Несмотря на то, что сейчас существует уже сотня отвергнутых альтернативных моделей Вселенных.

«Мы изучаем возможность ослабления обоих этих напряжений [постоянной Хаббла и сигмы-8] при помощи квинтэссенции Альбрехта-Скордиса», — пишут ученые в своей статье. Стоит упомянуть, что одним из ученых, который сотрудничал с Адилом, был как Андреас Альбрехт, разработавший концепцию квинтэссенции.

Согласно гипотезе, которую он выдвинул вместе с астрофизиком Константиносом Скордисом, за расширение Вселенной отвечает квинтэссенция — своего рода, альтернатива темной энергии. Главным отличием квинтэссенции является возможность менять направление своего движения.

Так вот, команда Адила, частью которой был в том числе и Альбрехт, не представила новую модель Вселенной, однако их подход «обнаружил интересные последствия добавления компонента квинтэссенции во Вселенную». Они уверены — дальнейшие открытия рано или поздно помогут нам отойти от устаревающей модели Лямбда-CDM и прийти к чему-то новому.

На самом деле, постоянна Хаббла и сигма-8 — это лишь два из многих трещин, которыми покрылась современная модель космологии. К примеру, во Вселенной существует в три раза меньше лития, чем его должно быть; кроме того, некоторые исследования показывают, что небольшие галактики вращаются вокруг своих более крупных собратьев по похожим орбитам, хотя считается, что они должны быть чрезвычайно сложными и разнообразными.

Это не проблема того, что какие-то ученые умнее других: разница зачастую кроется лишь в доступности более инновационных методов наблюдения и изучения космоса. Именно поэтому наше понимание Вселенной постоянно меняется, исследователи открывают новые особенности и приходят к новым гипотезам о том, как устроен наш мир.

Так или иначе, какой бы надежной модель Лямбда-CDM не была на протяжении 20 с лишним лет, нет ничего странного в том, что новые наблюдения, недоступные ранее, открывают новые аспекты Вселенной, которые ранее ученые банально не могли заметить. Это не делает нашу модель неправильной в корне — скорее ее можно рассматривать как ступеньку, благодаря которой мы становимся на шаг ближе к решению фундаментальных загадок Вселенной.