2021-04-10 17:20

Ускоренное расширение Вселенной объяснили взаимодействием тёмной материи

Астрофизические наблюдения говорят о том, что Вселенная расширяется с ускорением, то есть удалённые космические объекты со временем разлетаются быстрее и быстрее. В стандартной космологической модели ускоренное расширение описывают при помощи космологической постоянной, которая описывает плотность энергии чистого вакуума в уравнениях Общей теории относительности и обеспечивает отталкивание между далеко расположенными друг от друга космическими объектами.

Данный подход удобен, но у него есть свои недостатки. Космологическую постоянную не удаётся вычислить независимо, из-за чего приходится постоянно её подбирать, опираясь непосредственно на сами наблюдения. Например, в рамках квантовых представлений энергия вакуума на множество порядков выше, или вообще не может быть предсказана. Из-за этого учёные постоянно ищут альтернативные модели, которые могли бы объяснить ускоренное расширение Вселенной без помощи космологической постоянной.

Физики из Института Нильса Бора под руководством Стина Хансена предложили новое объяснение ускоренному расширению Вселенной. Предполагается, что тёмная материя «самооталкивается», что происходит на гигантских расстояниях в несколько мегапарсеков. Физики назвали это явление «сила самоотлакивания», в основу которой заложили пропорциональной квадрату дисперсии скоростей частиц в Галактиках и обратно пропорциональной квадрату расстояния между разлетающимися Галактиками. Учёные так же позаимствовали некоторые параметры, кроме космологической постоянной, из общепринятой модели.

Авторы исследования провели компьютерные симуляции распределения тёмной материи в области размеров 96 мегапарсек. Числовые коэффициенты подбирались таким образом, чтобы результаты проводимых симуляций как можно лучше описывались космологической постоянной. С помощью данной альтернативной модели можно воспроизводить прогнозы, но при этом не удаётся заменить пропорциональность силы квадрату дисперсии скоростей на линейный или кубические закон – это даёт существенное расхождение с общепринятой теорией.

Учёные отмечают, что для серьёзного сравнения альтернативной теории со стандартной, недостаточно подставлять новую модель под старую - необходимо выискивать и проверять различия в прогнозах этих теорий, для этого требуются более детальные исследования. Так же «самоотталкивание» тёмной материи может оказаться проблемой – если отталкивание будет сильнее гравитации в галактиках или кластерах, то альтернативная модель может не описать существование таких структур.

Статья была опубликована в The Astrophysical Journal.

Вернуться к списку новостей