Ми живемо в гігантській порожнечі: вчені вирішили головну загадку розширення Всесвіту

Однією з головних космологічних загадок залишається значення швидкості розширення Всесвіту. Наскільки швидко він розширюється, описує постійна Габбла. Але різні методи вимірювання її значення дають різні результати. Ця ситуація отримала назву проблема Габбла і вона є великою загадкою для космологів. Автори дослідження, опублікованого у виданні Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, пропонують нове рішення цієї проблеми. За допомогою альтернативної теорії гравітації розбіжність у виміряних значеннях швидкості розширення Всесвіту можна легко пояснити, і проблема Габбла зникає, пише Phys.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Проблема Хаббла

Через розширення Всесвіту галактики віддаляються одна від одної. Швидкість, з якою вони це роблять, пропорційна відстані між ними. Наприклад, якщо галактика А розташована вдвічі далі від Землі, ніж галактика Б, то її відстань від нас також збільшується вдвічі швидше. Співвідношення між швидкістю галактики та відстанню до неї визначається постійною Габбла. Тобто вона показує наскільки швидко віддаляються від нас галактики і таким чином це показує швидкість розширення Всесвіту.

Якщо визначати значення сталої Габбла за допомогою наднових типу la, які являють собою певний тип зірки, що вибухає, то виходить, що швидкість розширення Всесвіту становить 264 тисячі км на мегапарсек (1 мегапарсек становить трохи більше 3 млн світлових років). Але якщо спостерігати за дуже далекими регіонами Всесвіту за допомогою аналізу реліктового випромінювання (воно залишилося після Великого вибуху), то виходить значення 244 тисячі км на мегапарсек. Тобто постійна Габбла має різні значення і це називається проблемою Габбла.

Автори дослідження вважають, що Всесвіт, схоже, розширюється швидше в наших околицях, тобто на відстані приблизно 3 млрд світлових років, хоча цього не повинно бути, згідно зі стандартною моделлю космології.

Ми живемо у величезній порожнечі

Учені вважають, що насправді Земля перебуває в тій області космосу, яку можна вважати відносною порожнечею. Тобто всередині цієї порожнечі матерії менше, ніж зовні. По суті щільність матерії нижча всередині цієї "бульбашки". Гравітаційні сили виходять із навколишньої матерії, яка притягує галактики в порожнечі до її країв. Тому вони віддаляються швидше, ніж можна було б очікувати. Таким чином, відхилення в значенні сталої Габбла можна пояснити недостатньою щільністю матерії всередині величезної порожнечі, де ми перебуваємо. Така велика і глибока порожнеча є несподіваною для стандартної моделі космології і, отже, суперечливою.

Учені виміряли середню швидкість великої кількості галактик, розташованих на відстані 600 млн світлових років від Землі. Астрономи виявили, що ці галактики віддаляються від нас у 4 рази швидше, ніж дозволяє стандартна модель космології. Причина в тому, що стандартна модель не передбачає наявність пустот із низькою щільністю матерії. Їх насправді не повинно існувати. Згідно зі стандартною моделлю вся матерія розподілена у Всесвіті рівномірно. Але, якби це було так, то складно пояснити, що змушує так швидко переміщатися галактики.

За словами вчених, стандартна модель космології відома як Лямбда-СDM, заснована на теорії гравітації, яку запропонував у своїй теорії відносності Альберт Ейнштейн. Автори дослідження вважають, що у гравітації може бути інша поведінка, ніж вважав знаменитий фізик.

Тому для того, щоб дійти до отриманих висновків, учені у своєму моделюванні використовували альтернативну теорію гравітації відому як Модифікована ньютонівська динаміка (MOND). Ця теорія не користується великою популярністю серед науковців.

Вчені кажуть, що використання MOND під час вивчення розширення Всесвіту, показує, що локальні порожнечі з меншою кількістю матерії і незвичайною поведінкою гравітації можуть існувати. Виходячи з цього проблема Габбла зникає, а спостережувані відхилення у вимірах швидкості розширення Всесвіту можна пояснити нерівномірним розподілом матерії.

Як уже писав Фокус, виявлена вченими стародавня чорна діра кидає виклик нашому розумінню раннього Всесвіту.