Российские ученые предложили новое решение космологической загадки

Tекст: Алексей Ласнов

Российские исследователи из Института теоретической физики РАН предложили новое описание темной энергии, позволяющее судить о ее преобразовании в темную материю.

«Ученые под руководством главного научного сотрудника ИТФ имени Ландау, академика РАН Алексея Старобинского предложили новое описание космологической постоянной, она же темная энергия. В разработанной физиками модели космологическая постоянная не является неизменной, а медленно распадается на темную материю, и скорость этого процесса не зависит от внешних условий, а подчиняется исключительно внутренним свойствам самой темной энергии», – сообщается на сайте института.

Модель, разработанная учеными, позволяет объяснить аномалию в наблюдаемых параметрах красных смещений.

«Если Эйнштейн прав на 100%, то темная энергия неизменна и вечна. Но что, если он прав только, скажем, на 99,99%? Темной энергии в природе так много, что если бы даже ничтожная доля ее за 14 млрд лет, прошедших с периода Большого Взрыва, распалась на известные элементарные частицы, в том числе на фотоны – кванты света, то это был бы колоссальный новый источник полезной для человечества энергии», – предположил Старобинский.

Физики рассмотрели три возможных канала распада темной энергии. Первый подразумевает, что энергия распадается как радиоактивные ядра, по экспоненциальному закону – на нечто, подобное ей самой, имеющее другое уравнение состояния. Второй канал предполагает, что темная энергия переходит в реально существующую темную материю. Согласно третьему варианту, темная энергия распадается на гипотетическое темное излучение, которое качественно похоже на обычное излучение. Однако такое излучение состоит из других безмассовых или очень легких частиц, практически не взаимодействующих с видимой материей.

По его словам Старобинского, анализ показал, что вторая модель лучше остальных позволяет объяснить как существующие космологические параметры Вселенной, так и ее эволюцию в прошлом. «Из нее вытекает, что время полураспада темной энергии по этому каналу не менее, чем в 17 раз превосходит возраст Вселенной. Другими словами, если распад темной энергии на темную материю и происходит, то он идет очень медленно», – пояснил академик.

По итогам исследования физиков стало ясно, что если независимые наблюдения барионных осцилляций в более обширных группах далеких галактик и квазаров и другие тесты не опровергнут этот результат, его можно будет считать подтверждением модели Старобинского и коллег. В этом случае теоретические расчеты ученых предсказывают, что время полураспада темной энергии на темную материю конечно, и составляет примерно 450 млрд лет.

В 2016 году наблюдения за крупнейшими скоплениями галактик в видимой Вселенной и космическими «пустынями» между ними помогли британским ученым подтвердить, что темная энергия, заставляющая Вселенную расширяться все быстрее, действительно существует.

Темная материя и темная энергия вместе составляют около 95% всего вещества Вселенной, и при этом они малоизучены. Долгое время считалось, что темная материя неизменна, и ее плотность остается постоянной на протяжении миллиардов лет. Простейшей моделью темной энергии является предложенная Эйнштейном космологическая постоянная.