Выдвинута новая теория, объясняющая темное вещество и темную энергию

Ученые из Оксфордского университета нашли вероятный ответ на один из важнейших вопросов современной физики. В новой статье, опубликованной в журнале Astronomy & Astrophysics, они объединяют темную материю и темную энергию в один феномен: по их словам, это жидкость, обладающая «отрицательной массой». Если бы вам пришлось толкать отрицательную массу, она бы стала ускоряться по направлению к вам. Эта новая теория также может стать доказательством предсказания Эйнштейна, сделанного 100 лет назад.

Современная общепринятая модель Вселенной, известная как Лямбда-CDM (ΛCDM), ничего не говорит о том, чем физически являются темная материя и темная энергия. Мы знаем о них только благодаря их гравитационному эффекту, оказываемому на наблюдаемое вещество.

Модель, представленная доктором Джейми Фарнсом из Оксфорда, предлагает новое объяснение этим феноменам.

«Мы считаем, что темную материю и темную энергию можно объединить в жидкость, обладающую некоторым типом «отрицательной энергии», отталкивающую от себя весь другой материал. И хотя это вещество необычно для нас, оно предполагает, что космос симметричен как в положительных, так и отрицательных качествах», — говорит доктор Фарнс.

Ранее существование отрицательного вещества было исключено, так как считалось, что этот материал потерял бы плотность в процессе расширения Вселенной, что противоречит наблюдениям, указывающим на постоянство темной материи с течением времени. Однако работа доктора Фарнса применяет «тензор создания», который подразумевает постоянное появление отрицательных масс. Это показывает, что при постоянном появлении отрицательных масс жидкость с отрицательной массой не разбавляется в процессе расширения космоса. Более того, она идентична темной энергии.

Теория доктора Фарнса также предоставляет первые точные предсказания поведения гало темной материи. Большинство галактик вращается так быстро, что они должны распадаться на части. Это, в свою очередь, дает основания предполагать, что от распада их удерживает невидимое «гало» темной материи. Новое исследование также включает симуляцию свойств отрицательной массы, предсказывающую формирование гало темной материи — подобного тем, существование которых предполагается в результате наблюдений на современных радиотелескопах.

Альберт Эйнштейн высказал первое предположение о «темной Вселенной» 100 лет назад, когда обнаружил в своих уравнениях параметр, известный как «космологическая постоянная», которую сегодня принято считать синонимом темной энергии. Известно, что Эйнштейн назвал космологическую постоянную своей «самой большой ошибкой», хотя современные астрофизические наблюдения доказывают, что это реальный феномен. В записях 1918 года, описывая космологическую постоянную, ученый рассуждал, что теорию необходимо модифицировать так, чтобы это пустое пространство играло роль притягивания отрицательных масс, распространенных по всему межзвездному пространству. Тем самым Эйнштейн, возможно, предсказал Вселенную, наполненную отрицательными массами.

«Предыдущие подходы к объединению темной энергии и темной материи пытались модифицировать Общую теорию относительности Эйнштейна, что оказалось невероятно сложной задачей. Новый же подход берет две старые идеи, совместимые с теорией Эйнштейна, — отрицательные массы и создание вещества — и совмещает их, — объясняет Фарнс. — Результат получается красивым: темная энергия и темная материя могут быть объединены в единое вещество, причем оба эффекта легко объясняются переносом вещества с положительной массой на море отрицательных масс».

Теорию доктора Фарнса испытают при помощи передовых радиотелескопов обсерватории SKA (Square Kilometre Array), с которой сотрудничает Оксфордский университет.