Існування космічної паузи переписує історію Всесвіту: що з'ясували фізики

Як відомо, Всесвіт почався з Великого вибуху, що розпочав процес безперервного розширення космосу. Наразі вчені вважають, що Всесвіт постійно змінюється. Тепер же група фізиків із Великої Британії, США та Ізраїлю запропонували гіпотезу, згідно з якою, в історії Всесвіту існували періоди застою. Ці періоди космічного застою могли виникнути таким чином, що вони замінили цілі епохи традиційної космічної історії. Сміливе припущення переписує всю історію Всесвіту, пише New Scientist.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Різні епохи Всесвіту

Великий вибух запустив розширення Всесвіту приблизно 13,8 млрд років тому. Згодом це розширення змусило енергію Всесвіту змістити свій розподіл між різними формами. Сьогодні вчені вважають, що історія космосу розділена на низку епох, у кожній з яких домінує інша форма енергії.

Першою була епоха інфляції, період прискореного розширення космосу, що тривав крихітну частку секунди. У ній домінувала форма енергії, притаманна вакууму простору-часу, створена гіпотетичною елементарною часткою, яку називають інфлатоном.

Після епохи інфляції настала епоха повторного нагріву, протягом якої енергія вакууму була перетворена на матерію, а та потім розпалася на випромінювання.

Це призвело до появи епохи випромінювання, коли було більше енергії у формі випромінювання, наприклад, частинок світла фотонів, ніж матерії. Але в міру розширення Всесвіту випромінювання розбавилося швидше, ніж матерія, тому настала епоха матерії.

Протягом наступних 10 мільярдів років матерія еволюціонувала від атомів і молекул до зірок і галактик. Але в міру того, як Всесвіт продовжував зростати, у ньому став домінувати інший вид енергії вакууму, званий темною енергією, яка не розбавляється в міру розширення простору-часу. Ми живемо в цю епоху темної енергії, в якій космос розширюється все швидше, а матерія безперервно розбавляється.

Космічний застій

Але загальноприйняту думку про постійну зміну енергії у Всесвіті тепер оскаржує група фізиків. Згідно з їхньою гіпотезою, нові епохи з космічним застоєм могли виникати протягом тривалих періодів у минулому і можуть знову виникнути в майбутньому.

У ці епохи космічного застою кількість енергії у формі матерії, випромінювання і навіть темної енергії залишається фіксованою, хоча Всесвіт розширюється. Немає єдиного виду енергії, що домінує в періоди космічного застою. Натомість між ними всіма існує своєрідний баланс, вважають фізики.

Але спочатку, перед тим як запропонувати гіпотезу, яка переписує історію Всесвіту, фізики вивчали можливість існування гіпотетичних частинок під назвою аксіони, які можуть пояснити темну матерію, темну енергію та інші загадки космосу.

Саме це дослідження, засноване на моделюванні історії космосу, призвело до ідеї про існування космічного застою. І ці епохи застою можуть замінювати традиційні епохи в історії Всесвіту.

Причина появи космічного застою

Фізики вважають, що застій відбувається тому, що гіпотетичні важкі частинки розпадаються на більш легкі і випускають у цей час випромінювання. Як було описано вище, коли Всесвіт розширюється, випромінювання розбавляється швидше, ніж матерія. Але в новій гіпотезі дефіцит випромінювання заповнюється новим випромінюванням від частинок, що розпадаються. Усі ці додаткові частинки означають, що матерія не розбавляється так швидко порівняно з темною енергією, дозволяючи Всесвіту мати баланс.

За словами фізиків, можливо навіть, що ми зараз вступаємо або виходимо з періоду застою. Відомо, що енергетична суміш Всесвіту змінилася у відносно нещодавній історії, тому що в даний час домінує темна енергія, але кілька мільярдів років тому Всесвіт в основному складався з матерії. Моделювання показує, що такі зміни можуть відбуватися на початку або наприкінці періодів застою.

Якщо ми залишаємо період застою або якщо він виник в епоху домінування матерії, це може допомогти розв'язати космологічну загадку відому як проблема Габбла. Це невелика, але суттєва невідповідність між вимірами швидкості розширення Всесвіту. Учені вважають, що проблема виникає через те, що традиційна модель Всесвіту не враховує періоди застою, протягом яких співіснують різні види енергії.

Також фізики вважають, що епоха інфляції насправді може бути періодом космічного застою. На відміну від традиційних моделей інфляції, застій пояснює, як закінчилася інфляція, без необхідності робити додаткові припущення.

Як підтвердити гіпотезу фізиків?

Є кілька способів, за допомогою яких спостереження в найближчому майбутньому могли б виявити докази космічного застою в його різних формах. Наприклад, це можна зробити за допомогою гравітаційних хвиль, адже це коливання простору-часу могло бути ініційоване під час інфляції, тобто на самому початку історії Всесвіту.

Інша можливість полягає в тому, що ранні періоди космічного застою змінять структуру матерії в малих масштабах, оскільки присутність випромінювання, як правило, перешкоджає згущенню матерії. Це означає, що грудки темної матерії будуть меншими, ніж передбачає стандартна космологічна модель.

Як уже писав Фокус, марсохід NASA побачив дивні кольорові хмари на Марсі, але вчені не можуть їх пояснити. Для астрономів залишається загадкою, чому так звані сутінкові хмари на Червоній планеті виявили тільки в певних місцях.