В стандартния космологичен модел има една неразгадана мистерия: въпреки че всички наблюдения подкрепят теорията за разширяваща се Вселена, данните от ранната ѝ история показват по-бавна скорост на разширяване от съвременните измервания. Нова идея предлага разрешение на това т. нар. напрежение на Хъбъл.
Когато пламне фойерверк, после фрагментите му се разпръскват, забавяйки скоростта си. А сега си представете, че някои от тези фрагменти внезапно започват да се ускоряват. Нещо подобно странно се случва и с нашата Вселена. Знаем, че се разширява, но със скоростта на това разширяване има проблем.
Учените, изучаващи космическото микровълново фоново лъчение – ехо от Големия взрив, най-старата светлина във Вселената – получават една стойност за скоростта на разширяване. Но когато погледнат младите галактики по-близо до нас, стойноста е различна, забележимо по-голяма. Това несъответствие е наречено "напрежение на Хъбъл" и отдавна измъчва космолозите. В края на краищата, стандартният модел, който досега е описвал Вселената толкова добре, тук се проваля.
Тъмните коне на космологията: Какво (не) знаем?
За да разберем същността на новата идея, трябва да си спомним двата най-загадъчни компонента на нашата Вселена: тъмната материя и тъмната енергия.
Тъмна материя: Това е нещо, което не можем да видим, то не свети, не абсорбира светлина, но има гравитация. Именно гравитационното му влияние "слепва" галактиките и клъстерите от галактики заедно, предотвратявайки разпръскването им. Без него звездите в покрайнините на галактиките биха се движили по съвсем различен начин от този, който наблюдаваме. Знаем, че съществува, но от какво се състои е неизвестно.
Тъмна енергия: Тя е още по-странно нещо. Смята се, че е отговорна за ускореното разширяване на Вселената. Изглежда, че разтегля пространството, карайки галактиките да се отдалечават една от друга все по-бързо и по-бързо.
Дълго време се смяташе, че свойствата на тъмната материя и тъмната енергия са горе-долу постоянни. Но какво ще стане, ако това не е така?
Инструментът за спектроскопия на тъмна енергия (DESI) е създал най-голямата 3D карта на нашата Вселена до момента. Земята е в центъра на този тънък сегмент от пълната карта. Кредит: Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA
Ами ако тъмната материя... се променя с течение на времето?
Когато нещо не се съвпада с изчисленията, учените започват да излагат хипотези. Може би общата теория на относителността на Айнщайн се нуждае от известно усъвършенстване в космически мащаб? Или тъмната материя изобщо не съществува и просто нашите представи за гравитацията са неправилни? Или може би самото време не тече така, както си мислим? Дори се появи идеята за въртяща се вселена.
Едно от най-често цитираните решения на напрежението на Хъбъл е идеята, че тъмната енергия не е постоянна, а еволюира с течение на времето. В стандартния ΛCDM модел на Вселената има три съставки: тъмна енергия Λ (Ламбда, известна още като космологична константа на Айнщайн), студена тъмна енергия (CDM) и малко количество обикновена материя. С тъмна енергия Λ, която не е постоянна, а се променя много леко с течение на времето, напрежението на Хъбъл може да бъде решено.
И на този фон се появява работа, чиито автори предлагат да се разгледа проблемът от нов ъгъл: ами ако не еволюира тъмната енергия, а самата тъмна материя?
Танцът на частиците. Може би тъмната материя осцилира
Авторите на нова статия, публикувана на сървъра за препринти arXiv (научен архив, където изследователите споделят нови резултати, преди те да бъдат официално публикувани в списания), Синган Чън (Xingang Chen) и известният Ави Льоб (Abraham Loeb), решават да сравнят две възможности: еволюираща тъмна енергия с постоянна тъмна материя и, обратно, еволюираща тъмна материя с постоянна тъмна енергия.
Вторият вариант според техните изчисления много по-добре се съгласува с данните от наблюденията и решава проблема с "напрежението на Хъбъл".
За да направят това, частиците, които изграждат тъмната материя, се нуждаят от променящо се уравнение на състоянието (EOS - equation of state) за тъмната материя.
Казано много просто, състоянието на нещата е набор от правила, които описват как дадено вещество се държи при различни условия (например, как се променя налягането му с промяната на плътността му). В такъв случай, частиците биха трябвало да осцилират в маса, движейки се напред-назад между две крайности.
Неутриното постоянно осцилира от едно поколение на следващото. Илюстрация на превръщане на мюонно неутрино в електронно неутрино, а след това пак в мюонно. Кредит: Physicsworld.com
Това не е необичайна идея - отдавна е известно, че трите вида (поколения или аромати) неутрино също осцилират – както е показано по-горе. Неутриното имат маса и не взаимодействат силно със светлината. Въпреки че не могат да обяснят цялата тъмна материя на Вселената, те са форма на гореща тъмна материя. А неутриното претърпяват масови осцилации.
Ако 15% от тъмната материя във Вселената осцилира по маса, а останалите 85% са "нормална" тъмна материя (т.е. постоянна по маса), тогава напрежението на Хъбъл би било решено според изследователите. И те смятат, че такъв модел се вписва по-добре с наблюденията на Вселената, направени чрез DESI, CMB и наблюдения на свръхнови.
Има ли лъч надежда?
Трябва да се подчертае, че тази работа представя само модел-играчка. Това е красива концепция, която показва как проблемът може да бъде решен по принцип. Все още не описва специфичните свойства на хипотетичните осцилиращи частици тъмна материя или механизмите на тези осцилации. Необходими са допълнителни изследвания, за да се види дали тази идея има основание.
Въпреки това, това е много интересен обрат. Това отваря изцяло нова посока за размисъл върху природата на тъмната материя. Вместо да се опитваме да го отменим или да го считаме за нещо абсолютно непроменимо, можем да признаем, че е по-динамично и сложно, отколкото сме си мислили.
Справка: Xingang Chen et al, Evolving Dark Energy or Evolving Dark Matter?, arXiv (2025). DOI: 10.48550/arxiv.2505.02645
Източник: Could dark matter be evolving over time, and not dark energy?, Brian Koberlein, Universe Today
Още по темата
Космос
Ако Вселената бавно се върти, напрежението на Хъбъл ще изчезне
Космос
Вселената се разширява твърде бързо: Напрежението на Хъбъл се превръща в криза
Космос
Загадъчното потискане на растежа на космическите структури не се дължи на динамична тъмна енергия
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
dolivo
Революция в залесяването: Японски дронове с изкуствен интелект засаждат дръвчета 10 пъти по-бързо от хората
alabal
Най-старото живо същество на Земята: вид на 700 млн. години, който променя разбирането за еволюцията
dolivo
Математиката, биологията и психологията вещаят края на Западната цивилизация
опетков
Китай инсталира прекъсвачи в слънчеви панели, продавани на Запад