Теория родом из СССР: предложена разгадка главной тайны мироздания

МОСКВА, 20 фев — РИА Новости, Николай Гурьянов. Вселенная расширяется с ускорением. Причина — в так называемой темной энергии. Никто не знает, что это и откуда берется. Новая теория, основанная на разработках советского физика, предлагает ответ.

Отрицательная гравитация из Ленинграда

Долгое время ученые считали, что расширение Вселенной замедляется под действием гравитации. Однако в конце 1990-х установили: наоборот, ускоряется.

Чтобы это объяснить, ввели понятие темной энергии. Именно она заставляет галактики разлетаться прочь друг от друга.

© NAOJ

Схематическое изображение расширения Вселенной на протяжении ее истории

По подсчетам ученых, темная энергия составляет порядка 68 процентов Вселенной. Однако происхождение этой гипотетической величины неизвестно.

Еще в 60-х ленинградский ученый Эраст Глинер предположил, что при взрыве сверхновых образуются объекты настолько плотные, что давление в них становится отрицательным. Таким образом, они якобы производят отрицательную гравитацию — силу, которая не притягивает, а отталкивает. По сути, это аналог темной энергии.

© Иллюстрация РИА Новости

Состав Вселенной

Взгляд Глинера не нашел поддержки в научном сообществе. Однако вдохновил современного ученого — Кевина Крокера из Гавайского университета в Маноа — на то, чтобы усовершенствовать теорию с использованием современных знаний о космологии и астрономических инструментов.

Бесконечная плотность

Крокер вместе с математиком Джоэлом Вайнером в статье 2019 года предположили, что часть объектов, которые принимают за черные дыры, на самом деле — так называемые GEODes (Generic Objects of Dark Energy — "типичные объекты темной энергии").

Согласно Общей теории относительности, за горизонтом событий в черной дыре скрывается так называемая сингулярность — точка, в которой материя сжалась до состояния бесконечной плотности.

© Northern Arizona University

Сингулярность внутри черной дыры

Вопрос о существовании такого явления в реальности — весьма спорный. А проверить его наличие эмпирически невозможно. Поэтому некоторые ученые пытаются переосмыслить природу черных дыр.

GEODes — одна из таких альтернатив. По Крокеру, эти объекты не имеют сингулярности. Вместо этого они наполнены энергией вакуума — гипотетического типа темной энергии, которая, возможно, заключена в оболочку из некоего экзотического вещества — предполагаемой материи, обладающей особыми свойствами.

© EHT collaboration; NASA/CXC/Villanova University

Структура GEODes на примере черной дыры Powehi

Избавиться от сингулярности

В 2015-м детекторы LIGO и Virgo впервые зарегистрировали гравитационные волны — "рябь", проходящую по пространству-времени в результате столкновения двух черных дыр.

Как отмечает Крокер, тогда специалистов удивила масса этих объектов — впятеро выше той, что была предсказана компьютерным моделированием. По мнению гавайского ученого, модель не учла, что черные дыры со временем "подросли" — за счет темной энергии. Он предложил считать столкнувшиеся объекты GEODes.

Крокер выдвинул теорию "космологической связи", согласно которой черные дыры или то, что за них принимают, растут с тем же ускорением, с которым расширяется Вселенная. А энергия для этого производится в самих GEODes в результате максимально возможного сжатия материи, допустимого уравнениями Эйнштейна.

Чем моложе, тем массивнее

В новой работе ученые из девяти стран под руководством Крокера нашли способ отследить, как сверхмассивные черные дыры увеличивались в размерах на протяжении миллиарда лет.

Известно два способа роста черных дыр — слияние друг с другом или "поедание" звезд. Однако существуют древние эллиптические галактики — своего рода космические "окаменелости" — в которых ни тот ни другой процессы уже не идут. А значит, увеличение массы их черных дыр, если оно происходит, обусловлено какими-то иными причинами.

Команда ученых сравнила черные дыры в таких галактиках, возраст которых начинался от девяти миллиардов лет. Как выяснилось, чем дальше в прошлое, тем меньше масса объектов. У самых молодых черных дыр она в семь-двадцать раз больше, чем у самых древних. По мнению специалистов, это говорит в пользу существования космологической связи.

CC0 / ESA/Hubble & NASA, P. Cote /

Эллиптическая галактика Messier 59. Равномерное распределение света — это миллиарды звезд

Для обозначения силы такой связи ученые ввели переменную k, а затем исследовали пять различных популяций черных дыр в трех разных группах эллиптических галактик, относящихся ко времени, когда Вселенная была вдвое или втрое меньше, чем сейчас. Для каждой из популяций было получено значение k, равное трем.

По подсчетам Крокера и его коллег, совокупная энергия вакуума черных дыр, образовавшаяся в результате гибели первых звезд, согласуется с измеренным количеством темной энергии в нашей Вселенной.

"Надо разбираться"

В случае подтверждения новая теория "не только объяснила бы происхождение темной энергии во Вселенной, но и заставила бы нас пересмотреть понимание черных дыр и их роли в космосе", говорит один из соавторов работы, британский астроном Крис Пирсон.

Однако российские специалисты пока осторожно относятся к результатам исследования.

"Сразу выбрасывать эти идеи я бы не стала, — говорит член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук Ирина Арефьева. — Стоит разобраться. Мы в нашей группе пока не проверяли все формулы из новой работы. Это требует определенного времени. Не исключено, что какие-то положения могут противоречить общим вещам, поскольку существует теоремы, согласно которым не должно быть черных дыр без сингулярности".

По ее словам, попытки объяснить природу черных дыр с помощью некоей специальной материи ученые предпринимают регулярно.

Как бы то ни было, до сих пор убедительно рассказать о том, что происходит за горизонтом событий, не удавалось никому.