Происхождение Вселенной

Пару раз модель пришлось корректировать. Открытие факта, что галактики и скопления галактик вращаются слишком быстро для того количества видимого вещества, из которого они состоят, потребовало добавления темной материи в этот «астрономический коктейль». Кроме того, в 1998 году было обнаружено, что расширение происходит с ускорением. Добавьте постоянный или почти постоянный член в модель со стороны материи и энергии, и вы сможете сбалансировать уравнения, воспроизведя плоскую Вселенную с ускоряющимся расширением. Но никто не знает, что собой должна представлять эта константа, хотя модель и требует, чтобы она отвечала почти за 70 % полной энергии во Вселенной.

Именно под эти теоретические устои и подкапываются возмутители астрономического спокойствия. «Отбросьте предположение, что Вселенная однородна и неизменно плоская, – говорят они, – и вам не понадобится ни темная энергия, ни темная материя».

Зерна галактик

Уже в космическом микроволновом фоне мы видим зерна галактик и скоплений галактик, которые со временем полностью сформировались под действием гравитационного притяжения. По мере эволюции Вселенной постепенно образовалась паутина сверхплотных областей, а между ними открылись огромные пустоты с пониженной плотностью.

Каким образом это изменение в распределении материи сказалось на окружающем пространстве-времени? Скрытая масса галактик и скоплений галактик должна увеличивать кривизну близлежащего пространства-времени, делая ее более положительной (рис. 7.2). Между тем пустоты будут влиять на окружающее их пространство-время противоположным образом, сообщая ему отрицательную кривизну.

Французский ученый Томас Бюшер из Лионского университета-1 им. Клода Бернара (Франция) полагает, что результирующая кривизна производит впечатление наличия дополнительной материи. Поэтому и рождается иллюзия существования темной материи. Но с точки зрения Бюшера, это маловероятно. Другие свидетельства приводят к заключению, что темная материя должна существовать; некоторые данные (такие как следы звуковых волн, запечатленные на космическом микроволновом фоне в ранние годы жизни Вселенной) не могут быть объяснены иным способом.

Рис. 7.2. Искривление пространства

Поняв, что от темной материи трудно полностью отказаться, возмутители спокойствия положили глаз на более крупную цель – темную энергию. Финский ученый Сикси Расанен (Syksy Räsänen) из Хельсинкского университета предполагает, что локальные эффекты «обратного влияния», действующие между материей и пространством-временем, могут также менять геометрию Вселенной в целом. По мере того, как материя собирается во все более плотные и компактные структуры, доля пустот во Вселенной увеличивается, смещая среднюю кривизну в область отрицательных значений. Во Вселенной, кривизна которой со временем становится отрицательной, лучи света будут подвергаться искривлению, и все тела будут выглядеть более удаленными, чем в плоском пространстве-времени. Так можно построить модели, в которых не будет ни ускоренного расширения, ни темной энергии.

Разнесенная в стороны

Таким образом решается еще одна проблема. В стандартной модели трудно объяснить, почему эффекты темной энергии начали проявляться только приблизительно 5 миллиардов лет назад, после того как Вселенная просуществовала уже 9 миллиардов лет. Этот факт имеет решающее значение: если бы темная энергия доминировала и раньше, Вселенная разлетелась бы на куски так быстро, что сейчас не было бы ни галактик, ни жизни, ни физиков, созидающих различные модели Вселенной. В гипотезе обратного влияния все становится просто: 5 миллиардов лет назад произошел перелом, когда в структуре Вселенной начали превалировать пустоты и общая кривизна пространства-времени стала отрицательной.

Расанен занимает весьма умеренную позицию, приходя к выводу, что «дело темной энергии» еще не закрыто и окончательный приговор не вынесен. Другие ученые, такие как Дэвид Уилтшир из Университета Кентербери в городе Крайст Чёрч (Новая Зеландия), выступают более решительно, заявляя, что никакой темной энергии не существует. Уилтшир, Бюшер и другие сторонники «обратного влияния» говорят, что они могут согласовать существующие наблюдения с моделями, не включающими темную энергию.