Основное допущение, лежащее в основе этой гипотезы, можно сформулировать так: «расширение Вселенной должно включать в себя локальные искривления пространства-времени».
Первая часть статьи доступна по этой ссылке.
Иллюстрация: "Галактическая дыня"
Продолжим исследование этой интригующей идеи.
Научные предпосылки: неожиданное подтверждение
В ходе изучения научных материалов выяснился удивительный факт: сама идея о том, что расширение Вселенной может влиять на массу космических объектов, имеет научное обоснование и не является абсолютно новой. Еще в 2021 году в авторитетном Astrophysical Journal была опубликована работа группы ученых из Гавайского университета в Маноа под руководством Кевина Крокера и Дункана Фарра (в команду также входили Майкл Зевин, Куртис А. Нисимура и Грегори Тарле).
Эти исследователи выдвинули гипотезу, что аномально быстрый рост сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной может быть напрямую связан с ее расширением. Они провели компьютерное моделирование, и полученные данные хорошо согласовались с наблюдениями гравитационно-волновых обсерваторий LIGO и Virgo. Это серьезное достижение.
Подробнее об исследовании можно прочитать здесь.
Позже, однако, Дункан Фарр высказал иную мысль, предположив, что черные дыры сами могут быть источником темной энергии, которая образуется при коллапсе массивных звезд.
Гавайский университет в Маноа, где проводилось исследование
Ключевое упущение в научной работе
В своей работе гавайские ученые назвали связь между расширением Вселенной и ростом черных дыр «космологической связью». Однако они сосредоточились исключительно на черных дырах как на конечном результате, не предложив конкретного физического механизма этого явления.
Главное, чего они не сделали – не сформулировали допущение о том, что расширение Вселенной должно включать в себя и локальные искривления пространства. Они не предположили, что именно расширение самих областей искривленного пространства-времени вокруг объектов и является тем самым механизмом «раздувания» их массы.
Соответственно, они не пришли к более общему выводу: такой прирост массы должен быть свойственен не только черным дырам, а любой области с искривленным пространством-временем. Черные дыры в этой парадигме – лишь частный, предельный случай.
Визуализация черной дыры
От частного случая к общей модели галактик
Объекты, создающие искривление, могут быть разными. Рассмотрим гипотетический пример: если сконцентрировать ~10% барионной (обычной) массы нашей Галактики в диск диаметром 20-40 световых лет и толщиной 2 световых года, он создаст значительное релятивистское напряжение. Если допущение верно и область его искривления расширится вдвое вместе с Вселенной, то эффективная масса этой системы может вырасти в разы (например, в 8 раз в данной упрощенной модели).
Точные начальные параметры протогалактического диска неизвестны, но пример наглядно показывает потенциал механизма. Если основное допущение верно, то гало темной материи вокруг галактик может представлять собой именно такую «расширенную» область искривленного пространства, обладающую гравитационным эффектом (массой), но не состоящую из частиц. Это похоже на знаменитую иллюстрацию с воронкой в пространстве-времени, но – без центрального тяжелого шарика. Звучит фантастично, но гипотеза предполагает, что это искривленное пространство существует буквально вокруг нас.
Выводы и перспективы
Из вышесказанного следуют два важных момента. Во-первых, предложенная модель природы темной материи, при всей своей необычности, не противоречит фундаментальным принципам в части сохранения энергии, что обнадеживает. Во-вторых, судя по всему, именно такое допущение о включении локальных искривлений в общее расширение ранее всерьез не рассматривалось, что делает данную гипотезу оригинальной (или, возможно, просто ошибочной).
Но самое интересное даже не в объяснении темной материи. Если предложенное допущение когда-нибудь будет принято в качестве онтологического принципа, его последствия могут затронуть многие разделы астрофизики и космологии, изменив наше понимание эволюции Вселенной.
С наступающим Днем знаний, друзья!
Ознакомиться с первоисточником и деталями можно здесь: https://zenodo.org/records/16942837
Больше интересных статей здесь: Производство.
Источник статьи: Одно короткое допущение может объяснить природу темной материи (Часть 2).