Изменчивость космологической постоянной

Результаты Dark Energy Spectroscopic Instrument свидетельствуют о том, что космологическая постоянная изменяется в течение существования Вселенной. Это указывает на то, что она не является абсолютно постоянной и с большой вероятностью опровергает гипотезу о том, что источником этой «постоянной» является вакуум.

Обсерватория на горе Китт-Пик в штате Аризона. Её четырёхметровый телескоп с пятью тысячами подключенных к нему спектрометров послужил основой вывода об изменяемости космологической константы.

Современная космология основана на уравнениях теории относительности Эйнштейна. При создании теории физик обнаружил, что уравнения не имеют решения, при котором Вселенная статична. В то время ученые считали, что Вселенная статична. Чтобы такое решение появилось, Эйнштейн добавил в уравнение лямбда-член — постоянную, обеспечивающую статичность.

В 1924 году советский метеоролог Александр Фридман доказал нестационарность Вселенной, то есть её расширение. Эйнштейн сначала пытался опровергнуть выводы Фридмана, затем признал свою ошибку и к началу 1930-х годов с трудом согласился с идеей расширения Вселенной. После этого он назвал лямбда-член своей наибольшей ошибкой.

В 1998 году наблюдения за удаленными сверхновыми показали, что мироздание расширяется с ускорением, что подтверждает идеи Эйнштейна. Такое ускорение не согласуется с уравнениями Эйнштейна без введения лямбда-члена, но с другим значением. Величину называют космологической постоянной.

РаботыУченые Dark Energy Spectroscopic Instrument (по названию инструмента) внесли новые сведения в историю изучения ранней Вселенной. Анализируя красное смещение миллиона галактик, исследователи пришли к выводу, что с вероятностью 3,5 сигмы лямбда-член в ранней Вселенной был несколько иным по величине, чем современный.

В настоящее время наиболее распространённой гипотезой у многих физиков-инфляционистов о природе космологической постоянной является так называемое расталкивающее влияние вакуума пустого пространства (или отрицательное давление вакуума). В таком сценарии лямбда-член должен быть неизменным, поскольку свойства вакуума не изменяются. Новый результат не имеет значимости в пять сигм, когда можно уверенно говорить о «закрытии» отрицательного давления вакуума, но сравнительно близок к этому значению.

То же самое наблюдательное сооружение, фотография сделанная вечером.

Следующий этап для теоретиков – предложить новое объяснение темной энергии и ускоренному расширению Вселенной. Если причина не в вакууме, то нужно искать другие объяснения. К сожалению, на сегодняшний день существует множество теорий о темной энергии, и с новыми данными выбор между ними будет долгим.

Физики-инфляционисты создали сотни моделей Вселенной. Во многих из них темная энергия не связана с вакуумом. Гипотезы инфляции сложно проверить или опровергнуть, поскольку большое число моделей порождает множество предсказаний, среди которых всегда найдутся совпадения с наблюдениями.

Альтернативным подходом к проблеме является циклическая космология Вселенной, наиболее актуальная версия которой разработана Николаем Горькавым. В его концепции космологическая постоянная ещё в 2018 году… объявилиИзменение происходит из-за того, что в циклической космологии Горькавого эта «постоянная» обратно пропорциональна радиусу Вселенной. В связи с этим, при ее расширении ускорение этого процесса должно снижаться, что согласуется с данными Dark Energy Spectroscopic Instrument.

Если сценарий верен, то разлет Вселенной прекратится, после чего начнется ее обратное сжатие. Расчеты показывают большое (небесконечное) число циклов расширения — сжатия в прошлом, и их будет много в будущем.