Расширение Вселенной пошло не по плану: виновата вязкость, которую раньше не замечали

Космологи столкнулись с новой попыткой объяснить странности в измерениях скорости расширения Вселенной. Согласно свежей теоретической модели, само пустое пространство может оказывать сопротивление растяжению, ведя себя не как идеальный вакуум, а как вязкая среда. Такой подход способен изменить представления о природе темной энергии и ее эволюции со временем. Об этом говорится в препринте, опубликованном на платформе arXiv.

Проблема расхождений в данных

Современные космологические наблюдения в целом хорошо согласуются с историей расширения Вселенной, однако в них сохраняются небольшие, но устойчивые несоответствия.

В частности, новые измерения расстояний выявили отклонения, которые сложно полностью объяснить в рамках стандартной модели. Эти расхождения не опровергают существующую картину, но указывают на возможные недостающие элементы в описании космоса — в том числе в понимании того, как ведет себя тёмная энергия на разных этапах эволюции Вселенной.

Именно на эту проблему обратил внимание Мухаммад Гулам Хуваджа Хан из Индийского технологического института в Джодпуре. Он предложил рассматривать расширяющееся пространство как среду, способную сопротивляться изменению своего объема, а затем постепенно ослаблять это сопротивление.

Космос как вязкая среда

В основе модели лежит идея объемной вязкости — физического эффекта, при котором среда сопротивляется изменению своего объема. В обычных жидкостях такая вязкость проявляется как дополнительное давление при сжатии или расширении. Хан перенес этот концепт на космологический масштаб, предположив, что аналогичное давление может возникать и в пустом пространстве.

Такое сопротивление не является постоянным. Согласно расчетам, давление отстает от самого процесса расширения из-за встроенной задержки, поэтому достигает максимума лишь в определенные периоды космической истории. В далеком прошлом и будущем Вселенная в модели вновь ведет себя почти так же, как при постоянной темной энергии.

Альтернатива постоянной темной энергии

Классическая космология объясняет ускоренное расширение существованием гладкого компонента, одинакового во всех точках пространства. Чаще всего его описывают через космологическую постоянную, неизменную во времени величину. Однако новая модель допускает, что ускорение может временно усиливаться или ослабевать без введения новой формы энергии.

Чтобы обосновать это, Хан использовал аналогию с фононами — коллективными колебаниями в твердых телах. Он предположил существование продольных волн в вакууме, которые реагируют на расширение и создают сопротивление, связывая микроскопические процессы с крупномасштабной структурой космоса, подобно тому как формируется космическая паутина и распределяются галактики.

Проверяемость и ограничения идеи

Важным преимуществом модели является ее проверяемость. Если пространство действительно обладает вязкостью, это должно проявляться сразу в нескольких независимых наблюдениях. Скорость расширения влияет не только на распределение галактик, но и на расстояния до сверхновых, рост скоплений галактик и эффекты гравитационного линзирования.

Если хотя бы один из этих тестов не подтвердит предсказания, гипотеза вязкого космоса останется лишь удобной математической аппроксимацией. Дополнительную осторожность вызывает тот факт, что работа пока не прошла рецензирование, а в других исследованиях уже отмечались внутренние противоречия в моделях объемной вязкости.

Что покажут будущие наблюдения

Ближайшие годы станут решающими для этой идеи. Новые обзоры галактик позволят проследить скорость расширения Вселенной на разных этапах ее истории с беспрецедентной точностью. Если независимые данные укажут на временные изменения ускорения, аргументы в пользу космического сопротивления усилятся.

В противном случае модель Хана останется интересной, но временной попыткой объяснить наблюдательные аномалии. Тем не менее она уже сейчас переводит абстрактные расхождения в данных в конкретную и проверяемую физическую гипотезу.