Вселенной может быть 26,7 млрд лет: физики проверили необычную теорию
Исследователи из Оттавского университета проверили, может ли альтернативная теория устройства Вселенной объяснить образование первых химических элементов без противоречий с наблюдениями. Модель предполагает, что Вселенной не 13,8 млрд, а 26,7 млрд лет, а для объяснения космических явлений не нужны темная материя и темная энергия. Результаты исследования опубликованы в журнале Universe.
Теория называется CCC+TL — «ковариирующие константы связи плюс усталый свет». Она предполагает, что фундаментальные физические константы, определяющие взаимодействие материи, меняются вместе с течением космического времени. По мнению авторов, такие изменения могут объяснить эффекты, которые в современной космологии связывают с темной материей и темной энергией.
Однако предложить альтернативу стандартной модели ΛCDM недостаточно. Новая теория должна объяснять не только поведение галактик и расширение Вселенной, но и процессы, происходившие в первые минуты после Большого взрыва.
Проверка на первых химических элементах
В этот период происходил первичный нуклеосинтез — образование легких элементов из протонов и нейтронов. По мере расширения и остывания молодой Вселенной ядерные реакции привели к появлению водорода, гелия, дейтерия и небольшого количества лития.
Соотношение этих элементов ученые могут рассчитывать теоретически и сравнивать с астрономическими наблюдениями. Поэтому оно служит одной из важных проверок космологических моделей.
Команда Раджендры Гупты решила выяснить, сможет ли CCC+TL воспроизвести результаты первичного нуклеосинтеза. Для этого исследователи изменили компьютерную программу Kawano/NUC123, которая моделирует ядерные реакции в ранней Вселенной.
В расчетах использовали специальную функцию масштабирования, описывающую изменение физических величин со временем. При чрезвычайно больших красных смещениях, характерных для ранней Вселенной, она приближается к значению 3. Это означает, что при одинаковой температуре скорость расширения в модели CCC+TL примерно втрое ниже, чем в стандартной космологии.
Но авторы предположили, что скорость ядерных реакций и распада нейтронов замедляется в той же пропорции. Они сравнили расчеты для двух вариантов — стандартной модели с коэффициентом масштабирования 1 и альтернативной с коэффициентом 3. Полученные количества легких элементов практически совпали. Различия проявились лишь в третьем или четвертом значащем знаке.
«Большинство новых моделей объясняют лишь ограниченный набор наблюдений. Новая теория не должна противоречить основным положениям космологии и астрофизики. Наши результаты показывают, что предложенная модель выдерживает такую проверку, включая проверку по реликтовому излучению, результаты которой еще не опубликованы», — заявил Раджендра Гупта, первый автор исследования и адъюнкт-профессор физического факультета Оттавского университета.
Одна проблема решается, другая появляется
Исследователи также рассмотрели так называемую литиевую проблему. Стандартная космологическая модель предсказывает, что в ранней Вселенной образовалось примерно в несколько раз больше лития-7, чем сегодня обнаруживают в древних звездах.
В модели CCC+TL более низкая расчетная плотность обычного вещества позволяет уменьшить предсказанное количество лития примерно в 2,6 раза. Но у этого решения есть обратная сторона — расчетное содержание дейтерия, напротив, увеличивается вдвое. Это создает новое расхождение с наблюдениями.
Авторы предполагают, что скорости ядерных реакций и распада нейтронов меняются в той же пропорции, что и скорость расширения Вселенной. Еще предстоит доказать, что такой механизм действительно возможен.
Таким образом, исследование показывает, что альтернативная теория способна воспроизвести один из важных результатов стандартной космологии. Но этого недостаточно, чтобы подтвердить возраст Вселенной в 26,7 млрд лет или отказаться от темной материи и темной энергии. Для проверки модели потребуются дополнительные расчеты и сопоставление с другими космологическими наблюдениями.
