Российские физики превратили тёмную энергию в тёмную материю

С помощью такой гипотезы они предлагают решить самую большую загадку современной космологии — "двойной" возраст Вселенной.

Международная группа учёных во главе с Алексеем Старобинским из Института теоретической физики РАН предложила неожиданное объяснение расхождения двух основных датировок возраста Вселенной. Они предположили, что тёмная энергия, хотя и очень медленно, но всё же распадается, образуя в результате тёмную материю. Хотя такое объяснение выглядит привлекательно, подтвердить или опровергнуть новую гипотезу будет исключительно трудно: напрямую ни тёмную энергию, ни тёмную материю зарегистрировать не удаётся. Соответствующая статья опубликована в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, а с её текстом можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета.

Как известно, Вселенная расширяется. Основываясь на скорости этого расширения, учёные и вычисляют её возраст. Для этого они делят оценочный размер Вселенной на скорость её расширения. Но у астрономов есть два разных способа оценки скорости расширения мироздания. Первый основан на особых звёздах — цефеидах — с точно известной светимостью (в силу их природы она меняется точно известным образом). Второй основан на том, что фотоны реликтового излучения, летящие через расширяющуюся Вселенную, слегка удлиняются ("красное смещение"). А по их сдвигу в красную часть спектра можно понять, с какой скоростью расширяется пространство, в котором они летели.

Однако эти два метода почему-то дают слегка разные результаты — по первому скорость расширения Вселенной 73 километра в секунду, а по второму — 69 километров в секунду. Соответственно, возраст Вселенной остается определённым лишь примерно — около 14 миллиардов лет.

Авторы новой работы попробовали объяснить загадочное расхождение в двух методах датировки Вселенной. Для этого они предположили, что часть тёмной энергии со временем распадается в тёмную материю. Затем они попробовали проверить вычислениями, совместима ли такая гипотеза с наблюдаемой реальностью. Как оказалось, при частичном распаде тёмной энергии, отвечающей за "расталкивание" Вселенной во все стороны, скорость расширения мироздания будет постепенно падать.

Тогда данные цефеид будут показывать скорость расширения Вселенной более высокой, чем красное смещение, — ведь цефеиды возникли на миллиарды лет позже реликтового излучения. Согласно вычислениям, для возникновения такого расхождения нужно, чтобы время полураспада тёмной энергии было более 200 миллиардов лет.

Хотя гипотеза выглядит логичной и может быть совместима с окружающей реальностью, у неё есть два узких места. Во-первых, наблюдения космического телескопа "Спитцер" показывают, что на самом деле светимость цефеид немного не такая предсказуемая, как считалось ранее. Если это так, то её расхождение с данными по красному смещению вполне объяснимо без экзотического сценария распада тёмной энергии.

Во-вторых, гипотеза с высокой долей вероятности не проверяема на современном этапе развития человечества, что несколько снижает её ценность. Природа тёмной материи до сих пор неизвестна, так же, как и тёмной энергии. Соответственно, зарегистрировать следы распада такой энергии в такую материю весьма сложно. Всё это периодически побуждает различных исследователей поставить под сомнение само существование тёмной энергии.