Тёмная энергия является ключевым компонентом современной космологии. В стандартной модели Вселенной тёмная энергия является движущей силой расширения Вселенной. В общей теории относительности она описывается как космологическая постоянная, что делает тёмную энергию частью структуры пространства и времени. Однако по мере накопления наблюдательных данных увеличились неопределённости этой модели. Например, скорость космического расширения, которую наблюдают учёные, зависит от используемого метода наблюдения, что известно как «проблема напряжения Хаббла». Кроме того, хотя предполагается, что тёмная энергия равномерно распределена по Вселенной, есть некоторые намёки на то, что это может не быть так.

На горизонте миллиардов световых лет космического пространства видно, что материя сгруппирована в галактики, а галактики объединены в скопления, так что Вселенная имеет «сгустки» материи, разделённые огромными пустотами. На малых масштабах это означает, что распределение материи неравномерно. Однако по мере перехода к более крупным масштабам, около миллиарда световых лет, среднее распределение материи выравнивается. На больших масштабах Вселенная является однородной и изотропной, то есть не имеет направленной структуры или предпочтительного направления. Это означает, что можно описать Вселенную как одинаковую в любом направлении, что известно как «принцип однородности». Применяя этот принцип к космическому расширению, можно описать Вселенную с помощью метрики Фридмана-Леметра-Робертсона-Уокера (FLRW), где тёмная энергия является космологической постоянной.

Эволюция Вселенной, какой мы её знаем сегодня. Источник: NASA

Однако есть альтернативные теории, которые бросают вызов этой модели. Одна из них — модель Timescape, которая утверждает, что тёмная энергия нарушает принцип эквивалентности. Поскольку принцип эквивалентности приравнивает инерционную энергию и гравитационную энергию, нет способа отличить космическое расширение от реального эффекта. Кроме того, поскольку известно, что гравитационные поля влияют на скорость времени, модель Timescape утверждает, что Вселенная не может быть однородной во времени.

По сути, модель утверждает, что внутри гравитационной ямы галактического скопления часы будут идти медленнее, чем они будут идти внутри огромных пустых космических пустот. За миллиарды лет космической истории эта разница будет накапливаться, создавая разницу во времени по всей Вселенной. Именно эта разница во времени создаст видимость космического расширения.

В новом исследовании авторы использовали набор данных Pantheon+, который включает в себя наблюдения за сверхновыми типа Ia, чтобы проверить свою теорию. Результаты показали, что данные лучше соответствуют модели Timescape, чем стандартной модели. Однако авторы подчёркивают, что их результаты не являются окончательными и требуют дальнейших исследований.

Если теория Timescape окажется корректной, это станет революцией в космологии. Это означает, что придётся пересмотреть понимание Вселенной и её эволюции. Однако пока что это одна из многих теорий, которой необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить или опровергнуть её. Космология — быстро развивающаяся наука, и новые открытия постоянно меняют понимание Вселенной. Новое исследование — ещё один шаг в этом направлении. Можно ожидать, что в ближайшем будущем будут осуществлены новые открытия, которые помогут лучше понять Вселенную и её тайны.

Подробнее на iXBT