Оксфордский учёный объединил тёмную материю с тёмной энергией

Тёмная материя и тёмная энергия во многом определяют эволюцию Вселенной, но мы до сих пор не знаем, что они собой представляют.

Иллюстрация NASA/JPL-Caltech.

Астрономы составили подробные карты распределения тёмной материи, но её физическая природа до сих пор не выяснена.

Иллюстрация KiDS Survey.

"Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) подробно рассказывали о том, что такое тёмная материя и тёмная энергия. На эти две загадочные субстанции в сумме приходится 95% энергии во Вселенной. Но человечеству по-прежнему неизвестно, какова их физическая природа.

Доктор Джейми Фарнс (Jamie Farnes) из Оксфордского университета построил модель, в которой обе они являются одним и тем же веществом, обладающим экзотическим свойством: отрицательной массой. Его научная статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.

Отрицательная масса, когда на неё действует сила, ускоряется не в сторону действия силы, как положительная, а в противоположную. Само по себе её существование не противоречит общей теории относительности (ОТО) Эйнштейна, которая подтверждена многочисленными и разнообразными фактами и на сегодняшний день является практически общепринятой.

Более того, как подчёркивается в пресс-релизе нового исследования, сам великий физик и предложил идею отрицательной массы для объяснения космологической постоянной (которая теперь связывается с тёмной энергией).

Однако наблюдения не подтвердили эту гипотезу. Согласно уравнениям теории, плотность отрицательной массы должна убывать по мере расширения Вселенной. Поэтому влияние тёмной энергии (если она действительно представляет собой вещество с отрицательной массой) со временем должно ослабевать. Однако наблюдения показывают, что это не так.

Чтобы обойти эту трудность, Фарнс ввёл так называемый "тензор творения". Фактически он предположил, что вещество с отрицательной массой непрерывно создаётся из ничего. Как подчёркивает исследователь, это тоже не противоречит ОТО.

"Предыдущие подходы к объединению тёмной энергии и тёмной материи были попытками изменить общую теорию относительности Эйнштейна, что оказалось невероятно сложным. Этот новый подход использует две старые идеи, которые, как известно, совместимы с теорией Эйнштейна – отрицательную массу и создание материи – и объединяет их вместе", – заявляет Фарнс.

Астрономы составили подробные карты распределения тёмной материи, но её физическая природа до сих пор не выяснена.
Астрономы составили подробные карты распределения тёмной материи, но её физическая природа до сих пор не выяснена.
Иллюстрация KiDS Survey.

Физик провёл компьютерное моделирование свойств введённой им гипотетической субстанции. Оказалось, что она собирается в гало вокруг галактик, как тёмная материя, и обеспечивает ускоренное расширение Вселенной, как тёмная энергия.

Интересно, что теория Фарнса приводит к циклической Вселенной, в которой постоянная Хаббла со временем меняется, а расширение рано или поздно сменяется сжатием.

Важно, что введённая учёным "отрицательная материя" отличается от общепринятых моделей тёмной материи и тёмной энергии по некоторым потенциально наблюдаемым свойствам. Речь идёт о тонких эффектах, связанных с далёкими сверхновыми, реликтовым излучением и скоплениями галактик.

На сегодняшний день наблюдательных данных недостаточно, чтобы подтвердить или опровергнуть предложенную Фарнсом модель. Однако будущие наблюдения помогут это сделать. В частности, первые такие данные должны быть получены на радиотелескопе SKA, который планируется запустить уже в 2020 году.

Кроме того, разумеется, теоретические выкладки исследователя должны быть проверены независимыми экспертами.

Напомним, что ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, как физики вернули тёмную энергию в теорию струн, и чем в разгадке её тайны могут помочь "пчелиные соты" из галактик. Мы также рассказывали о том, как наблюдения "Хаббла" разошлись со стандартным представлением о тёмной материи, и о странном движении галактик, которое также ставит под вопрос правильность существующей модели тёмной материи.