Тъмната материя и тъмната енергия може да са илюзии, създадени от вариращи физически константи

Ваня Милева Последна промяна на 03 октомври 2025 в 00:00 18104 0

разпределение на видима и тъмна материя, както и тъмна енергия

Кредит NASA
Всичко, което някога сме виждали - трилиони звезди, галактики и планети, разпръснати из космоса - съставлява само 5% от видимата вселена.Останалите 95% са напълно неизвестни, направени от мистериозна тъмна материя и тъмна енергия. Заобиколени сме от невидим космос или фундаменталните константи наистина варират?

Нов модел предполага, че тъмната материя и тъмната енергия може да не са реални обекти, а ефекти от променящи се физически константи. Новият подход обяснява без екзотична материя въртенето на галактиките, а също и свръхновите, галактическите клъстери и космическия микровълнов фон. Но предизвикателствата остават: галактиките са сложни и все още няма преки доказателства, които да показват, че фундаменталните константи наистина варират.

Най-озадачаващите загадки на Вселената - тъмната материя и тъмната енергия, които заедно уж представляват 95% от всичко съществуващо - могат да бъдат обяснени без да се прибягва до невидими частици или сили. Това твърди изследване на физик от Университета в Отава.

Изследването на Раджендра Гупта (Rajendra Gupta), публикувано в списанието Galaxies, предполага, че това, което астрономите приписват на невидимата тъмна материя в продължение на близо век, може вместо това да е резултат от отслабването на фундаменталните сили на природата с разширяването на Вселената. Ако е вярно, това може да означава, че учените са търсили частици, които не са необходими за обяснение на данните.

Тъмната материя е предложена за първи път през 30-те години на миналия век, когато астрономите забелязват, че галактиките се въртят твърде бързо. Външните им краища би трябвало да се разпръскват, ако се вземе предвид само видимата материя, но те се държат заедно, сякаш са схванати от невидимо гравитационно лепило. Тъмната енергия се появява през 90-те години на миналия век, когато наблюденията показват, че разширяването на Вселената се ускорява. Заедно тези мистериозни компоненти сега доминират в космологичните модели - тъмната енергия е приблизително 68% от Вселената, а тъмната материя - 27%. Нормалната материя представлява едва 5%.

Моделът на Гупта ги интерпретира по нов начин като странични ефекти от еволюиращите константи.

Когато константите всъщност не са константи

В основата на това алтернативно обяснение се крие една радикална идея: скоростта на светлината, гравитационната константа и други основни стойности на физиката всъщност не са постоянни, а еволюират с разширяването на Вселената.

Когато Гупта включва тези "съвместно вариращи (ковариращи) константи на взаимодействията" (covarying coupling constants или ССС) в уравненията на Айнщайн , които описват космическото разширение, се появяват членове на уравненията, които се държат математически идентично с тъмната материя и тъмната енергия. Изследователят ги нарича "алфа-материя" и "алфа-енергия", кръстени на параметъра, който определя как се променят константите.

Ето тук започва да става интересно въртенето на галактиките. В региони с висока концентрация на обикновена материя, като центъра на галактиката, алфа параметърът клони към нула, което означава, че важи само нормалната физика. Но във външните, по-малко плътни региони на галактиките, алфа се увеличава и ефектите на алфа-материята стават ясно изразени. Това създава допълнително гравитационно привличане, което имитира действието на тъмната материя, карайки външните звезди да се движат по-бързо, отколкото предвиждат само законите на Нютон.

Гупта тества тази теоретична рамка спрямо ротационни криви от базата данни SPARC, която съдържа висококачествени измервания на 175 галактики. За всяка галактика моделът изисква определяне само на един параметър: "плътност на изключване", където се осъществява преходът от доминиране на нормалната материя към влияние на алфа-материята.

спирална галактикаСпирална галактика NGC 3198. Физиците отдавна смятат, че Вселената е частично съставена от тъмна материя и тъмна енергия. Възможно ли е всичко това да е илюзия? Кредит: Wikimedia Commons

Тестване върху реални галактики

Гупта изследва седем галактики от различни видове и размери. За NGC 3198, спирална галактика на около 47 милиона светлинни години разстояние, моделът е възпроизвел наблюдаваната крива на въртене, използвайки плътност на изключване от 2,09 × 10⁻²⁴ грама на кубичен сантиметър.

Подобни резултати са работили и за шест други галактики, от малки неправилни джуджета до големи спирални.

Плътността на изключване варира само около четири пъти във всички галактики, въпреки че радиусите им варират осем пъти. Тази съгласуваност предполага, че параметърът може да представлява нещо физически значимо, а не произволна корекция.

Плътността на материята спада предвидимо след точката на изключване, което е в съответствие с наблюдаваните свойства на галактиките. Моделът прави и проверими прогнози: тъй като влиянието на алфа-материята намалява при по-високи червени отмествания (поглеждайки назад във времето), галактиките от ранната Вселена би трябвало да показват криви на въртене, доминирани повече от видима материя. Някои доказателства от наблюдения на далечни галактики показват, че те са по-"доминирани от бариони" от близките, въпреки че това все още е обект на дебати.

Отвъд въртенето на галактиките

Теорията на Гупта не се ограничава само до въртенето на галактиките. В по-ранни статии Гупта е приложил същата теория към данни за свръхнови, барионни акустични трептения и космически микровълнов фон. Той е показал, че подходът на ковариращите константи може да обясни защо някои ранни галактики изглеждат изненадващо зрели за възрастта си и могат да възпроизведат звуковия хоризонт на реликтово излъчване, без да е необходима тъмна енергия. Настоящото изследване се фокусира специално върху кривите на въртене на галактиките.

Звуков хоризонт на космическия микровълнов фон

Звуковият хоризонт на космическия микровълнов фон (CMB) е максималното разстояние, което звуковите вълни можеха да изминат през фотонно-барионната течност на ранната Вселена преди настъпването на епохата на рекомбинация, при което течността стана прозрачна за светлината Тази специфична физическа скала, наричана скала на звуковия хоризонт (или акустична скала), действа като „стандартна линийка“ в космологията. Нейният отпечатък върху мащабната структура на температурните флуктуации на реликтово излъчване и върху разпределението на галактиките (барионни акустични осцилации) предоставя важна информация за ограничаване на космологични параметри, като константата на Хъбъл, пространствената кривина и количеството тъмна материя и тъмна енергия във Вселената.

Моделът комбинира променливите константи с частичен ефект на модела на "уморената светлина" (tired light), при който фотоните губят енергия по време на пътуването си през космоса. Този хибриден модел "CCC+TL" (променливите константи на Гупта и "уморената светлина") генерира стойност на константата на Хъбъл, съответстваща на различни методи за измерване, които са давали противоречиви резултати в стандартната космология.

Когато се прилага към галактически купове, се появяват подобни профили на плътност, използвайки същия диапазон на плътност на изключване, както при отделните галактики. Подходът също така естествено води до зависимостта на Тъли-Фишър, наблюдавана корелация между масата на галактиката и скоростта на въртене.

Предстоящите предизвикателства

Модифицираните теории за гравитацията се разпространяват от десетилетия, като MOND (Модифицирана Нютонова динамика) е най-известната. Въпреки че MOND успешно предсказва кривите на въртене на галактиките, тя се затруднява да обясни галактическите клъстери, наблюденията на гравитационните лещи и космическия микровълнов фон без някаква форма на тъмна материя.

Моделът на Гупта третира галактиките като сфери за математическа простота, но реалните галактики имат сложни структури, които този сферичен модел не може да улови. Статията признава това ограничение.

Въпреки десетилетията на търсене, никой не е открил директни доказателства, че фундаменталните константи се променят в космологични времеви мащаби. Прецизни измервания от далечни квазари са поставили строги ограничения върху всякакви вариации. Структурата на Гупта би трябвало да обясни защо подобни вариации се изплъзват на откриване в някои контексти, докато в други предизвикват драматични ефекти.

Ако бъде потвърдено, елиминирането на тъмната материя и тъмната енергия ще се нареди сред най-значимите ревизии на физиката за един век. Хиляди изследователи по целия свят посвещават кариерата си на откриване на частици тъмна материя чрез подземни експерименти, космически телескопи и ускорители на частици. Всички тези усилия предполагат, че съществува нещо невидимо, но физическо.

Гупта планира да разшири анализа до гравитационно линзиране и динамика на галактическите клъстери в бъдеща работа. Тези тестове ще се окажат по-трудни, защото включват проектиране на триизмерни разпределения на масата по линията на видимост.

Засега стандартната космология казва, че 95% от Вселената се състои от невидими компоненти, които не можем да наблюдаваме директно. Или това е вярно и живеем в космос, доминиран от екзотични вещества, или нашите уравнения може да се нуждаят от преразглеждане, сочейки към Вселена, която следва различни физически правила от тези, на които сме разчитали в продължение на близо век.

Справка: Gupta, R.P. “Testing CCC+TL Cosmology with Galaxy Rotation Curves.” Galaxies 2025, 13, 108. https://doi.org/10.3390/galaxies13050108

Източник: Dark Matter and Dark Energy May Be Illusions Created by Changing Physics, SpaceChatter

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Космос

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !