Долгое время ученые рассчитывали возраст Вселенной, измеряя время, прошедшее с момента гипотетического первоначального Большого взрыва, и изучая самые старые галактики, которые им удавалось обнаружить. В 2021 году была получена самая точная на сегодняшний день оценка, которая в соответствии со стандартной космологической моделью «Лямбда-CDM» утверждает, что возраст Вселенной составляет 13 797 млрд лет.
Однако многие экспериментальные наблюдения ставят этот результат под сомнение. С помощью космического телескопа Джеймса Уэбба были обнаружены галактики, которые сформировались и созрели всего лишь через 3-400 млн. лет после Большого взрыва. Размеры и массы этих галактик полностью расходятся с предсказаниями, которые делают современные модели. Их назвали «невозможными галактиками» — это первобытные объекты, для которых мы до сих пор не можем найти объяснения.
Однако недавнее исследование профессора Раджендры Гупты из Университета Оттавы может дать этому объяснение. Принимая во внимание эти сильные несоответствия и некоторые космологические параметры, Гупта построил новую модель, согласно которой возраст Вселенной составляет 26,7 млрд. лет, что в два раза превышает современную оценку.
Теория «усталого света»
Известно, что далекие галактики, как и все другие далекие космические объекты, подвержены явлению красного смещения длин волн, называемому красным смещением. Оно вызвано расширением Вселенной и приводит к реальному растяжению излучения, исходящего из далекого космоса, как будто оно «растягивается» все больше и больше, чем дальше мы смотрим.
В качестве альтернативного объяснения этой связи между красным смещением и пространственно-временным расстоянием Фриц Цвикки в 1929 году предложил космологическую теорию, названную теорией усталого света. Согласно этой теории, фотоны света, проходя большие расстояния в статичной Вселенной, постепенно теряют энергию. Это происходит либо за счет взаимодействия с веществом или другими фотонами, либо за счет какого-то пока неизвестного физического механизма. А поскольку уменьшение энергии соответствует увеличению длины волны света, то этот эффект приводит к красному смещению линий электромагнитного спектра удаленных источников, которое увеличивается пропорционально расстоянию до источника.
Однако если для отдельного фотона усталый свет неотличим от гипотезы расширения Вселенной, то теория Цвикки предсказывает различные механизмы в зависимости от контекста. А ее следствия противоречат наблюдениям, например, наличию космического микроволнового фонового (CMB) излучения, определяемого как «эхо Большого взрыва». По этой причине большинство физиков и астрономов согласны с выводами различных исследований о том, что теория усталого света не объясняет (или не может объяснить) красные смещения, измеряемые наблюдениями.
Модель переменных констант развязки
Гупта рассмотрел теорию Цвикки и наблюдения в глубоком космосе, проведенные с помощью аппарата «Уэбб». Модели, использующие усталый свет, действительно согласуются с данными «Уэбба». Однако они по-прежнему не согласуются со многими другими наблюдениями.
Так, Гупта выдвинул гипотезу Поля Дирака об эволюции констант разобщения. Это фундаментальные физические константы, определяющие взаимодействие между частицами. По мнению Дирака, эти константы могут изменяться во времени. Гупта обнаружил, что, позволив этим константам эволюционировать, сделав их, на жаргоне, ковариантными, можно увеличить период образования первых галактик, наблюдаемых Уэббом на высоких красных смещениях, с нескольких сотен миллионов лет до нескольких миллиардов лет.
Модель, разработанная Гуптой, в которой используются переменные константы расцепления и которая фактически называется моделью CCC (Covarying Coupling Constants), увеличивает возраст Вселенной до 26,7 млрд. лет. Это возраст, который дает массивным галактикам достаточно времени для формирования. Это дает (наконец-то) объяснение «невозможным» галактикам, обнаруженным Уэббом.
Повторная интерпретация красного смещения
По мнению Гупты, можно по-новому интерпретировать красное смещение как гибридное явление. То есть в рамках модели, включающей концепцию усталого света в идею расширяющейся Вселенной. Исследователь и его коллеги предложили вторую модель, названную CCC+TL (Covarying Coupling Constants + Tired Light). Она представляет собой настоящий гибрид между теорией Цвикки и вероятностью того, что гипотеза Дирака о константах разобщения была верна.
Используя эту модель, Гупта показал, что наблюдения Уэбба легко объясняются во Вселенной возрастом 26,7 млрд. лет, в которой свет растягивается во времени и пространстве, а также за счет потери энергии.
Одним словом, Вселенная может быть гораздо старше, чем мы думали. Эта идея полностью меняет не только стандартную космологическую модель, но и все связанные с ней теории, а также интерпретацию экспериментальных результатов. В то же время она может пролить свет на некоторые из величайших тайн космоса. Или нет?
приводится аннотация исследования, опубликованного в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.