Учёные Университета Оттавы представили космологическую модель, которая радикально пересматривает два столпа современной астрофизики: возраст Вселенной и необходимость в так называемых тёмных компонентах. Согласно работе, опубликованной в рецензируемом журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), возраст Вселенной составляет 26,7 миллиарда лет — почти вдвое больше, чем принято в стандартной модели ΛCDM. При этом, по расчётам авторов, ни тёмная материя, ни тёмная энергия для описания наблюдаемых явлений не требуются. Исследование выполнили профессор физики Раджендра Гупта и Николаос Самарас.

Модель CCC+TL: как устроена альтернатива

Новая концепция получила название CCC+TL — covarying coupling constants plus tired light, то есть «коварирующие константы связи плюс уставший свет». Вместо введения невидимых субстанций, которые десятилетиями не удаётся обнаружить напрямую, модель предполагает, что фундаментальные константы, управляющие взаимодействием сил и частиц, со временем изменяются. Свет, в свою очередь, теряет энергию при прохождении огромных расстояний. Именно эти два механизма, по мнению авторов, воспроизводят эффекты, которые в стандартной модели приписывают тёмной материи и тёмной энергии. Для проверки теории Гупта и Самарас модифицировали уравнения Эйнштейна и Фридмана, разработав новые математические инструменты.

Согласованность с наблюдательными данными

Авторы утверждают, что модель демонстрирует высокую согласованность с ключевыми астрономическими данными. Прогнозы по количеству водорода, гелия и других лёгких элементов, сформированных в первые минуты после Большого взрыва, совпали со значениями, предсказанными стандартной моделью. Данные космических хронометров подтвердили расчётную скорость расширения Вселенной. Особое внимание исследователи уделили кривым вращения галактик: анализ базы данных SPARC, охватывающей 175 галактик, показал, что модель способна воспроизводить наблюдаемые кривые без привлечения тёмной материи. Кроме того, при анализе столкновения скопления галактик «Пуля» (Bullet Cluster) дополнительный гравитационный эффект в новой модели следует за самими галактиками, а не за горячим рентгеновским газом, что, по убеждению авторов, является важным аргументом в пользу концепции.

Проблема ранних галактик и «лишние» четыре миллиарда лет

Одна из самых острых проблем современной астрофизики — обнаружение чрезвычайно массивных и зрелых галактик на ранних этапах истории Вселенной. В стандартной модели возраст Вселенной в эпоху космического рассвета оценивается примерно в 300 миллионов лет, чего, как считается, недостаточно для формирования таких объектов. По расчётам модели CCC+TL, на том же уровне красного смещения возраст Вселенной составляет около 4,6 миллиарда лет. Это дополнительное время, по оценкам авторов, позволило галактикам вырасти примерно в 12 раз больше по размеру и массе, чем предполагает стандартная теория, и тем самым снять противоречие между теорией и наблюдениями.

Верификация: программа GLIMPSE и телескоп Джеймса Уэбба

Следующим этапом проверки теории станет программа GLIMPSE, в рамках которой космический телескоп James Webb Space Telescope будет целенаправленно искать галактики с рекордно высоким красным смещением. Если такие объекты будут обнаружены в период ранней Вселенной, когда по стандартной модели ещё не было достаточно времени для их формирования, это станет весомым аргументом в пользу альтернативной модели. Научное сообщество традиционно требует, чтобы новые космологические теории прошли независимую верификацию на независимых наборах данных, прежде чем вытеснить устоявшуюся парадигму.

Контекст: почему это важно

Стандартная модель ΛCDM, в которой около 27% массы-энергии Вселенной приходится на тёмную материю и около 68% — на тёмную энергию, доминирует в космологии последние два десятилетия. Тем не менее ни одна из этих субстанций не была обнаружена напрямую, а открытие массивных раннегалактических структур всё чаще ставит под вопрос достаточность ΛCDM. Работа Гупты и Самараса не является единственной попыткой пересмотреть модель: в научной литературе обсуждаются и другие альтернативы, включая гипотезы о модифицированной гравитации на разных масштабах. Тем не менее модель CCC+TL выделяется тем, что предлагает единый математический аппарат, одновременно объясняющий нуклеосинтез, расширение Вселенной, кривые вращения галактик и динамику скоплений без введения дополнительных невидимых компонентов.