Исследователь из Университета Квинсленда разработал новую математическую модель, объясняющую эволюцию Вселенной, которая впервые учитывает коллапсирующие области материи и расширяющиеся пустоты.
Доктор Леонардо Джани и команда из Школы математики и физики Университета Квинсленда использовали данные с инструмента спектроскопического исследования тёмной энергии (DESI), который содержит измерения Вселенной до 11 миллиардов световых лет. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
«Эта новая модель может изменить то, как физики и космологи смотрят на Вселенную», — сказал доктор Джани.
«Стандартная модель, отображающая Вселенную от Большого взрыва до сегодняшнего дня, предполагает, что частицы материи одинакового размера не взаимодействуют друг с другом. Но в реальности мы видим, что звёзды, чёрные дыры, скопления галактик и пустые области постоянно взаимодействуют посредством сил, таких как гравитация, которые не учитываются стандартной моделью», — пояснил доктор Джани.
«В течение 30 лет учёные пытались объяснить, что происходит, когда эта сложная Вселенная расширяется, и было предпринято множество экзотических попыток найти решения. Мы знаем, что пустоты и коллапсирующие области существуют, но мы не знали, как вычислить их влияние на измерения», — добавил он.
«Моя модель даёт рецепт для вычисления этого влияния без необходимости введения новой физики», — подчеркнул доктор Джани.
Команда доктора Джани поставила цель определить минимальный размер пустоты, который необходим для воздействия на измерения (обозначен как Rv), а также минимальный размер скопления (обозначен как Rc).
Независимые наборы данных, включая данные DESI, были нанесены на график по осям x и y, показывая минимальные размеры коллапсирующих и расширяющихся областей, которые могут влиять на космологические измерения.
«Стандартная модель Вселенной должна показывать, что все контуры наборов данных перекрываются в верхнем правом углу, где размеры расширяющихся и сжимающихся областей были бы слишком велики для их существования», — сказал доктор Джани.
«Вместо этого они перекрываются в другой области, что указывает на то, что большие пустоты в пространстве могут быть ответственны за аномальное поведение, наблюдаемое в данных», — отметил он.
Доктор Джани сказал, что новая модель также решает две самые большие проблемы современной космологии — напряжённость Хаббла и доказательства динамической тёмной энергии.
Напряжённость Хаббла — это расхождение между двумя методами расчёта скорости расширения Вселенной, в то время как динамическая тёмная энергия — это теория, согласно которой энергия не является постоянной, а изменяется или ослабевает со временем.
«Наша модель позволяет решить обе эти проблемы», — сказал доктор Джани.
«Если вы предполагаете, что тёмная энергия ослабевает, и затем пытаетесь определить, насколько быстро расширяется Вселенная на основе этих данных, вы получаете ещё более низкое значение скорости расширения Вселенной. Решения одной проблемы создают другую», — пояснил он.
«В нашей модели любое ослабление энергии — это просто детальный учёт того, как выглядит Вселенная сегодня. Она ведёт себя так, как будто энергия ослабевает, но может и не ослабевать», — добавил доктор Джани.
«В нашем графике зелёная рамка — это область, где напряжённость Хаббла устранена», — заключил он.
«По сути, когда мы задались вопросом, проявляется ли сложность Вселенной в данных DESI, результатом стало то, что это так, и наша модель может объяснить все наблюдения», — подытожил доктор Джани.
Предоставлено Университетом Квинсленда.