Забытая теория, которая объясняет темную энергию лучше Эйнштейна? Знакомьтесь, Хорндески

Что мы знаем о Вселенной? Она огромна, постоянно расширяется, а еще… полна загадок. Пожалуй, самая интригующая из них — это темная энергия. Таинственная субстанция, составляющая около 70% всего, что есть в космосе, и заставляющая его расширяться с ускорением. Представьте себе воздушный шар, который не просто надувается, а делает это все быстрее и быстрее. Вот примерно так ведет себя наша Вселенная, и виной тому — она, темная энергия.

Ученые давно ломают голову над ее природой. До недавнего времени главной теорией, объясняющей это явление, была Общая Теория Относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна. В ней темная энергия представлена как космологическая постоянная — неизменное свойство самого пространства-времени, равномерно разлитое по всему космосу. Но так ли все просто?

Первые сомнения

Недавние наблюдения, проведенные с помощью Спектроскопического Инструмента Темной Энергии (DESI), заставили ученых усомниться в незыблемости устоявшихся представлений. DESI — это своего рода космический картограф, создающий трехмерную карту Вселенной, измеряя расстояния до миллионов галактик. И вот что интересно: данные DESI намекают на то, что скорость расширения Вселенной могла меняться со временем. А это уже серьезный вызов космологической постоянной, которая, как следует из названия, должна быть… постоянной.

Что же это значит? Если дальнейшие исследования подтвердят эти предварительные результаты, то, возможно, нам придется пересмотреть саму основу нашего понимания гравитации. И вот тут на сцену выходит теория Хорндески — интригующая альтернатива ОТО, известная как модифицированная гравитация.

Теория Хорндески: новый претендент?

Давайте на минутку вернемся к Эйнштейну. Его теория гениальна, но, как оказалось, не лишена ограничений. ОТО строится на принципе эквивалентности и описывает гравитацию с помощью хитрой математической конструкции — метрического тензора. Упрощенно говоря, метрический тензор — это набор правил, которые определяют, как измерять расстояния и время в искривленном гравитацией пространстве.

Теория Хорндески, названная в честь физика Грегори Хорндески, идет дальше. Она представляет собой самое общее обобщение ОТО, в котором также используется метрический тензор, но при этом допускается существование некоего однородного скалярного поля. Звучит сложно, но представьте себе, что ко всей известной нам физической картине добавляется еще один, пока невидимый, слой реальности. Этот слой и есть скалярное поле, которое, по мнению сторонников теории Хорндески, может играть ключевую роль в феномене темной энергии.

А что, если???

Между прочим, теория Хорндески включает в себя и другие известные модели, такие как модель Бранса-Дикке и, так называемую, квинтэссенцию. Ученые уже пытались применить их для описания темной энергии и даже темной материи — еще одной космической тайны, о которой мы знаем лишь то, что она точно есть. Но пока эти попытки не увенчались полным успехом: наблюдения гравитационных волн и распределения галактик накладывают на эти модели определенные ограничения.

DESI дает надежду

И вот тут-то и проявляется вся важность открытия DESI. Анализируя полученные данные, ученые обнаружили, что если допустить изменение скорости расширения Вселенной во времени, то модель Хорндески описывает реальность лучше, чем стандартная космологическая модель с космологической постоянной. Более того, выяснилось, что теория Хорндески работает лишь при определенном условии: изменение во времени пресловутого скалярного поля должно происходить синхронно с тем, как, по нашим предположениям, меняется плотность темной энергии. Это, кстати, автоматически исключает некоторые варианты теории Хорндески, которые ранее рассматривались как потенциальные объяснения темной материи.

Эйнштейн под вопросом?

Так что же, неужели дни ОТО сочтены? Не будем спешить с выводами. DESI — это относительно новый инструмент, и полученные им данные — это лишь первые ласточки. Нужно дождаться результатов дальнейших наблюдений, чтобы делать окончательные выводы.

Однако уже сейчас ясно одно: фундамент современной космологии слегка пошатнулся. Теория Хорндески, долгое время находившаяся в тени ОТО, внезапно вышла на авансцену. Сможет ли она потеснить Эйнштейна с пьедестала? Время покажет. Но уже сейчас можно с уверенностью сказать, что нас ждет захватывающее путешествие в глубины непознанного, где на кону стоит наше понимание фундаментальных законов, управляющих Вселенной. А что может быть увлекательнее?