Учёные проверили теорию, согласно которой Вселенной 26,7 млрд лет и тёмная материя не нужна
Канадские физики представили новые результаты проверки альтернативной космологической модели, согласно которой возраст Вселенной составляет 26,7 миллиарда лет вместо общепринятых 13,8 миллиарда. Их расчёты показали, что модель способна воспроизводить некоторые важнейшие наблюдения, включая соотношение лёгких химических элементов, образовавшихся после Большого взрыва, и движение звёзд в галактиках. При этом теория допускает объяснение наблюдаемых явлений без введения тёмной материи и тёмной энергии.
Разработкой занимаются физик Раджендра Гупта и исследователь Николаос Самарас. Они изучают космологическую модель CCC+TL, объединяющую две идеи: согласованное изменение фундаментальных физических постоянных со временем и постепенную потерю энергии фотонами при распространении через пространство. Последний механизм известен как гипотеза «уставшего света». В отличие от стандартной космологической модели, новая теория предполагает, что свойства физических взаимодействий могли изменяться на протяжении истории Вселенной.
В современной космологии для описания наблюдений используется модель ΛCDM. Согласно ей, около 5% энергетического состава Вселенной приходится на обычное вещество, примерно 27% — на тёмную материю, а остальное — на тёмную энергию. Существование этих компонентов предполагается на основании многочисленных астрономических наблюдений, хотя частицы тёмной материи пока не обнаружены непосредственно, а физическая природа тёмной энергии остаётся неизвестной. Модель Гупты предлагает другое объяснение гравитационных эффектов и ускоренного расширения пространства.
Одной из главных проверок стала теория первичного нуклеосинтеза — процесса образования лёгких химических элементов в первые минуты после Большого взрыва. Количество возникших тогда водорода, гелия, дейтерия и лития зависит от скорости расширения Вселенной, температуры и интенсивности ядерных реакций. Стандартная модель достаточно точно предсказывает наблюдаемые соотношения этих элементов, поэтому любая альтернативная космология должна воспроизводить соответствующие результаты.
Гупта и Самарас модифицировали программу расчёта первичного нуклеосинтеза с учётом своей теории. В модели CCC+TL ранняя Вселенная охлаждается примерно втрое медленнее, чем в стандартной космологии. Однако если скорости ядерных взаимодействий и распада нейтронов изменяются согласованно со скоростью расширения, итоговые количества лёгких элементов практически совпадают с обычными расчётами. Различия оказались на уровне третьего-четвёртого знака после запятой и соответствовали точности численного моделирования.
Этот результат показывает, что альтернативная модель может сохранять успешные предсказания стандартной теории при определённых допущениях о физических взаимодействиях. При других значениях плотности обычного вещества возникают расхождения. Например, один из вариантов CCC+TL уменьшает известное несоответствие между расчётным и наблюдаемым количеством лития-7 примерно в 2,6 раза, но одновременно увеличивает предсказанное содержание дейтерия примерно вдвое.
Исследователи также применили свою теорию к вращению галактик. В стандартной космологии наблюдаемую скорость движения звёзд на больших расстояниях от галактического центра обычно объясняют дополнительным гравитационным притяжением тёмной материи. Гупта и Самарас использовали каталог SPARC, содержащий данные о 175 дисковых галактиках, из которых 165 вошли в основное количественное сравнение. Их модель смогла воспроизвести кривые вращения с качеством, сопоставимым с альтернативной теорией модифицированной ньютоновской динамики MOND.
Отдельное исследование было посвящено скоплению галактик Пуля, образовавшемуся при столкновении двух крупных скоплений. Наблюдения показывают, что распределение вещества, создающего основную часть гравитационного линзирования, не совпадает с расположением горячего газа. В рамках CCC+TL учёные получили распределение дополнительного гравитационного эффекта, связанное с галактиками. Однако расчёт использовал допущения, согласованные с оценками массы в стандартной космологии, и пока не представляет собой полноценную независимую проверку модели по наблюдаемым изображениям далёких галактик.
Особенно заметно различие между теориями проявляется при изучении ранней Вселенной. Согласно стандартной модели, при определённом большом красном смещении возраст космоса составлял около 300 миллионов лет. В расчётах CCC+TL тому же наблюдаемому красному смещению соответствует примерно 4,6 миллиарда лет. Это даёт гораздо больше времени на формирование массивных галактик, некоторые из которых космический телескоп «Джеймс Уэбб» обнаруживает на больших расстояниях. В отдельных расчётах Гупты такие галактики получаются примерно в 12 раз массивнее и крупнее, чем в сопоставимых моделях стандартной космологии.
Несмотря на полученные результаты, возраст Вселенной в 26,7 миллиарда лет пока остаётся теоретической оценкой. Существуют и независимые исследования, выявившие существенные противоречия CCC+TL с измерениями истории космического расширения. Авторы предложили дополнительную поправку к интерпретации возраста звёздных популяций, но её физическое обоснование ещё нуждается в проверке. Полноценного подтверждения модели по спектру неоднородностей реликтового излучения также пока не опубликовано.
Полученные расчёты первичного нуклеосинтеза были опубликованы 26 июня 2026 года. В октябре вышли отдельные работы о вращении галактик и гравитационном линзировании в скоплении Пуля. На следующем этапе учёные рассчитывают проверить предсказания своей теории на ещё более далёких галактиках, которые могут быть обнаружены в ходе глубоких наблюдений телескопа «Джеймс Уэбб».
Исследования опубликованы в журналах и .