Не так дивимось. Відкриття космологів показало, що ми неправильно уявляємо, як влаштований наш Всесвіт

Приблизно наприкінці 1990-х науковці склали щось на кшталт космічного путівника — модель Лямбда-CDM (ΛCDM). Її називають стандартною моделлю космології, оскільки в цю концепцію вписуються багато аспектів нашого Всесвіту. Проте останні відкриття знаходять дедалі більше проломів у начебто надійній теорії.

Вважається, що у Всесвіті, окрім звичайної матерії, з якої складаються наші будинки, планети та мільярди зірок, світло яких доходить до нас ночами, є також темна матерія. Виявити її безпосередньо вченим не вдалося досі, оскільки темна матерія, як вважається, не взаємодіє зі світлом.

Проте її існування пояснюється гравітацією: рух зірок і галактик не можна пояснити без наявності невидимої нам сили. Саме ця сила не дає звичайній матерії розлетітися на всі боки, адже Всесвіт постійно розширюється. Так непомітно ми підійшли одразу до двох величезних загадок космології, рішення, які безумовно принесуть їхнім авторам Нобелівську премію.

Ми знаємо, що наш світ щомиті стає дедалі більшим. Цей процес пояснюється темною енергією — гіпотетичною силою, яка провокує постійне розширення Всесвіту. Ось уже кілька десятиліть вчені намагаються визначити швидкість цього розширення. Спойлер: наразі безуспішно, проте є деякі цікаві припущення.

Космологічне розширення Всесвіту описують за допомогою постійної Хаббла. Однак постійна Хаббла насправді ніяка не постійна — вчені безупинно уточнюють її та перераховують, через що ми досі не можемо дійти єдиного показника швидкості розширення Всесвіту. Різні підходи видавали суперечливі результати.

Другий показник, який викликає суперечки у науковому середовищі, це щільність розподілу матерії у Всесвіті та ступінь її «грудкуватості». Вважається, що зараз по всьому Всесвіту розкидані «згустки» матерії, які й формують галактики. За цей показник відповідає параметр сигма-8, вивчення якого за допомогою різних методів також призводить до неоднозначних результатів.

Фактично зараз учені не можуть зійтися в тому, як Всесвіт існує на базовому рівні — десь усередині наших головних теорій існує велика вада чи невідома сила, яка й не дає дослідникам знайти відповідь на цю загадку.

Крім того, нещодавнє дослідження найдавнішого світла у Всесвіті взагалі поставило велике питання в правильності нинішнього трактування його устрою: японські вчені з Нагойського Університету припускають, що наш світ насправді зовсім не «грудкуватий», як це видається зараз.

«Проблема невідповідності [Хаббла] і, можливо, навіть невідповідності сигми-8 є нашим першим натяком на те, де нам варто шукати тріщини в моделі Лямбда-CDM. Однак я впевнено можу сказати, що не знаю, як ми знайдемо рішення», — каже Арсалан Аділ, аспірант кафедри теоретичної фізики Каліфорнійського університету в Дейвісі в інтерв'ю VICE.

Головна проблема вирішення цих загадок у тому, що ці два показники пов’язані між собою. Якщо дослідження змінює один із них, то другий змінюється за ним, як за замовчуванням. Елеонора Ді Валентино, науковий співробітник Університету Шеффілда, яка вивчає це питання, пояснює, що збільшення показника постійної Хаббла призводить до збільшення сигми-8 і навпаки. Досі вченим не вдавалося створити модель Всесвіту, яка б діяла інакше.

Однак Аділу та його колегам вдалося частково розірвати цей зв’язок. У своєму новому дослідженні американські вчені зуміли отримати більш високий показник постійної Хаббла і водночас нижчу сигму-8. Багато експертів припускають, що це перший крок до того, щоб змінити нашу основну космологічну модель, на яку спираються практично всі дослідники космосу.

Аділ попереджає, що вони не робили жодних далекосяжних висновків у своїй роботі — їхньою метою було довести, що альтернатива нинішній моделі є, а її пошук точно не можна назвати безперспективним. Незважаючи на те що зараз існує вже сотня знехтуваних альтернативних моделей Всесвітів.

«Ми вивчаємо можливість ослаблення обох цих напруг [постійної Хаббла та сигми-8] за допомогою квінтесенції Альбрехта-Скордіса», — пишуть учені у своїй статті. Варто згадати, що одним із науковців, який співпрацював з Аділом, був Андреас Альбрехт, який розробив концепцію квінтесенції.

Згідно з гіпотезою, яку він висунув разом з астрофізиком Костянтиносом Скордісом, за розширення Всесвіту відповідає квінтесенція — свого роду альтернатива темній енергії. Головна відмінність квінтесенції — можливість змінювати напрямок свого руху.

Так ось, команда Аділа, частиною якої також був і Альбрехт, не представила нову модель Всесвіту, проте їхній підхід «виявив цікаві наслідки додавання компонента квінтесенції у Всесвіт». Вони впевнені, що подальші відкриття рано чи пізно допоможуть нам відійти від застарілої моделі Лямбда-CDM і дійти до чогось нового.

Насправді постійна Хаббла і сигма-8 — це лише дві з багатьох тріщин, якими покрилася сучасна модель космології. Наприклад, у Всесвіті існує втричі менше літію, ніж має бути; крім того, деякі дослідження показують, що невеликі галактики обертаються навколо своїх більших побратимів за схожими орбітами, хоча вважається, що вони мають бути надзвичайно складними та різноманітними.

Це не проблема того, що якісь вчені розумніші за інших: відмінність часто-густо криється лише в доступності більш інноваційних методів спостереження та вивчення космосу. Саме тому наше розуміння Всесвіту постійно змінюється, дослідники відкривають нові особливості та приходять до нових гіпотез про те, як улаштований наш світ.

Так чи інакше, якою б надійною модель Лямбда-CDM не була протягом 20 років, немає нічого дивного в тому, що нові спостереження, недоступні раніше, відкривають нові аспекти Всесвіту, які раніше вчені банально не могли помітити. Це не робить нашу модель неправильною достеменно — найімовірніше, її можна розглядати як сходинку, завдяки якій ми стаємо на крок ближчими до вирішення фундаментальних загадок Всесвіту.