Ами ако тъмната материя и тъмната енергия са само илюзии?
Раджендра Гупта: Променят ли се константите на природата – числата, които определят как се държат нещата, като скоростта на светлината – с времето, докато Вселената се разширява? Уморява ли се светлината, пътувайки през огромните космически разстояния?
Смяташе се, че тъмната материя и тъмната енергия обясняват тези космологични явления, но последните изследвания показват, че нашата Вселена може да се разширява без нуждата от тъмна материя или тъмна енергия.
Премахването на тъмната материя и тъмната енергия може да разреши „невъзможния проблем с ранните галактики“, който възниква, когато се опитваме да обясним съществуването на галактики, които не отговарят на очакванията по отношение на размера и възрастта. Намирането на алтернатива на тъмната материя и енергия, която съответства на съществуващите космологични наблюдения, включително разпределението на галактиките, изглежда възможно.
Тъмна материя
Тъмната материя е хипотетична форма на материя, която не взаимодейства с обикновената материя по никакъв начин, освен чрез гравитацията. Тя е предложена като теоретичен начин за обяснение на астрофизични и космологични наблюдения. Обикновената материя може да преминава през тъмната материя без никакво съпротивление и обратно.
В космоса гравитационното привличане определя скоростта, с която даден обект обикаля около друг. По-високата скорост от очакваната на орбитиращите обекти се приписва на съществуването и гравитационното привличане на тъмната материя.
Гравитационното привличане на тъмната материя може също да огъва светлинните лъчи, причинявайки ефект на гравитационна леща, точно както нормалната материя. Това позволява измерването на количеството тъмна материя в обектите, причиняващи огъването, като галактики и клъстери от галактики.
Най-стабилната подкрепа за съществуването на тъмна материя идва от малките вариации, наблюдавани в космическото микровълново фоново лъчение (остатъчно лъчение от Големия взрив), измерено с все по-висока точност.
Друг аргумент за съществуването на тъмна материя е, че мащабните структури на Вселената, като галактики, не биха могли да се образуват без тъмната материя в рамките на ограничената възраст на Вселената.
Алтернативни теории
Има алтернативи на тъмната материя, които обясняват много астрофизични наблюдения. Най-старата и популярна теория е модифицираната Нютонова динамика (MoND), която предполага, че Нютоновият закон за обратния квадрат на силата на гравитационното привличане е опростена версия на по-пълна теория, която става осезаема само на много големи разстояния, когато Нютоновата сила стане незначителна.
Друга алтернатива е версия на MoND, която включва релативистичните ефекти на Айнщайн и обяснява наблюденията, при които MoND е ограничен, като например космическото микровълново фоново лъчение. Освен това съществува предложената теория за забавената гравитация, която също твърди, че обяснява подобни наблюдения.
Астрономите са изненадани от многото наблюдения, които показват пълна липса на тъмна материя или структури с дефицит на тъмна материя. Това поражда съмнения относно съществуването й.
Трябва да се намери обяснение за това, какво може да е причинило тези аномалии, като например приливните сили, упражнявани от преминаването на близки галактики, които биха могли да премахнат тъмната материя. Дори масата на Млечния път наскоро беше определена като много по-малка от очакваната според космологичните модели.
Съществува ли тъмна материя?
Последните открития поставят под съмнение съществуването на тъмната материя. Въпреки задълбочените изследвания и милиарди долари инвестиции, прякото й откриване все още не се е осъществило.
Теорията за тъмната енергия обяснява гравитационното привличане на материята, което кара Вселената да се разширява по-бързо с времето, както се наблюдава. Вариацията на природните константи, наречена ковариантни константи на свързване (CCC), постига същия ефект чрез отслабване на гравитационното привличане и други природни сили с времето, елиминирайки необходимостта от тъмна енергия.
В комбинация с ефекта на уморената светлина (TL), който предполага, че светлината губи енергия и се забавя, такъв космологичен модел изключва необходимостта от тъмна материя. Подходът на CCC може също да замени константата, подобна на тъмната енергия, която се счита за отговорна за изключително бързото разширяване на Вселената след Големия взрив, наречено инфлация.
Възрастта на Вселената се определя от историческата скорост на разширяване и може да варира в зависимост от модела, използван за разширяването. Измерването на червеното отместване на експлодиращи звезди, наречени свръхнови тип 1а, и тяхната наблюдавана яркост може да определи скоростта на разширяване.
Червеното отместване е понижаването на честотите на спектралните линии в зависимост от скоростта на рецесия на излъчващия обект, подобно на промяната в честотата на сирената на отдалечаваща се линейка.
Допускайки, че червеното отместване се дължи както на ефекта на уморената светлина, така и на разширяването на Вселената, скоростта на разширяване се намалява и възрастта на Вселената се увеличава.
Този нов модел прогнозира, че Вселената е по-стара, отколкото си мислим – 26,7 милиарда години според космологията на CCC в сравнение с 13,8 милиарда години в стандартната космология – и позволява на галактиките и техните клъстери да се формират без необходимостта от тъмна материя. Увеличаването на възрастта на Вселената в ранните етапи на формиране на структури е до 100 пъти по-голямо в новия модел.
Липсата на тъмна материя, която би намалила гравитационната сила и увеличила времето за свиване на материята, е значително компенсирана от увеличената възраст на Вселената в модела CCC.
Забавяне на времето
Разширяването на Вселената кара времето да изглежда забавено при наблюдение на далечни галактики. Моделът CCC+TL съответства на наблюдения, които показват ефект на забавяне на времето, което изглежда забавя хода на часовника в отдалечените обекти.
Критиките към модела CCC+TL често се базират на погрешни хипотези, като недостатъците, свързани с концепцията за уморена светлина, или на неправилни анализи, включително анализ на червеното отместване на космическото микровълново фоново лъчение.
Един свободен параметър в космологията на CCC определя вариацията на всички константи, които асимптотично се доближават до съответните им константни стойности. Както в стандартната космология, космологията на CCC има само два свободни параметъра. Добавянето на уморена светлина към CCC не изисква допълнителен свободен параметър.
Стандартният космологичен модел изисква тъмната материя, за да обясни наблюденията, като червеното отместване при измерване на яркостта на свръхновите. Тъмната материя се използва и за обяснение на физически процеси като криви на въртене на галактики, галактически купове и гравитационни лещи.
Използването на космологията CCC+TL изисква сериозно разглеждане на алтернативни физически процеси, които биха могли да обяснят астрофизичните наблюдения, които преди са били приписвани на тъмната материя.
Раджендра Гупта, помощник-професор по физика, Университетът в Отава.
Тази статия е преведена и препубликувана от The Conversation под лиценз Creative Commons. Прочетете оригиналната статия тук.
Следвайте ни в Telegram , Instagram, Twitter и Youtube за интересно и мистериозно бонус съдържание
За автора: Jabba
Jabba е изследовател на непознатото, разследващ журналист по душа и ловец на истини, които официалната история предпочита да мълчи. С над 10 години опит в писането на алтернативни анализи и дълбоки разследвания.
