Новая теория гравитации может объяснить ускоренное расширение Вселенной без тёмной энергии

Почему Вселенная расширяется всё быстрее, остаётся одним из самых больших открытых вопросов в физике. Современные теории не могут полностью объяснить это ускоряющееся расширение. Сегодняшняя стандартная картина мироздания построена на общей теории относительности Эйнштейна и стандартной модели физики частиц. В рамках этой парадигмы учёные обычно постулируют существование таинственной силы, известной как «тёмная энергия», чтобы объяснить ускоряющееся расширение пространства. Несмотря на её повсеместное использование в космологии, истинная природа и происхождение тёмной энергии до сих пор неизвестны.

Новый подход к гравитации предполагает, что само пространство-время может быть движущей силой космического ускорения. Автор: AI/ScienceDaily.com

Теперь исследователи из Центра прикладных космических технологий и микрогравитации (ZARM) Бременского университета совместно с коллегами из Трансильванского университета Брашова в Румынии предлагают иной взгляд на проблему. Их работа указывает, что расширение Вселенной может быть объяснено — по крайней мере, частично — без привлечения тёмной энергии вообще.

Почему изначально понадобилась тёмная энергия

Космологи используют общую теорию относительности Эйнштейна вместе с уравнениями Фридмана, чтобы описать, как Вселенная изменяется со временем. Однако когда эти уравнения применяют к реальным астрономическим наблюдениям, они дают неверный результат. Чтобы соответствовать тому, что видят телескопы, учёные вынуждены вручную добавлять в уравнения дополнительный «член тёмной энергии». Это добавление не выводится естественным образом из самой теории, что долгое время делало такое решение неудовлетворительным.

Новый подход с использованием расширенной гравитации

Из-за этого ограничения команда ZARM и их румынские коллеги исследовали альтернативную идею. Их результаты, опубликованные в «Journal of Cosmology and Astroparticle Physics», основаны на расширении общей теории относительности, известном как гравитация Финслера. Этот подход разрабатывался в последние годы и использует более широкое описание геометрии пространства-времени.

В отличие от стандартной формулировки ОТО, гравитация Финслера может более точно описывать гравитационное поведение газов. Это различие оказывается решающим при моделировании поведения Вселенной в крупных масштабах.

Ускоренное расширение без тёмной энергии

Когда исследователи применили гравитацию Финслера к уравнениям Фридмана, они получили поразительный результат. Модифицированные уравнения, известные как уравнения Финслера-Фридмана, естественным образом предсказывают ускоряющуюся Вселенную даже в пустом пространстве. Никаких дополнительных предположений не требуется, и никакой «член тёмной энергии» не нужно добавлять вручную.

«Это захватывающее указание на то, что мы, возможно, сможем объяснить ускоренное расширение Вселенной, по крайней мере частично, без тёмной энергии, на основе обобщённой геометрии пространства-времени», — говорит Кристиан Пфайфер, физик ZARM и член исследовательской группы. «Этот новый геометрический взгляд на проблему тёмной энергии открывает новые возможности для лучшего понимания законов природы в космосе».

ИИ: Это исследование — отличный пример того, как пересмотр фундаментальных основ, в данном случае геометрии пространства-времени, может предложить элегантное решение для, казалось бы, неразрешимой загадки. Если теория получит дальнейшее подтверждение, это станет революцией в космологии, возможно, избавив нас от необходимости вводить загадочную тёмную энергию и переписав наши учебники по физике.