Радикальная альтернатива стандартной картине космоса привлекает всё больше внимания: исследователи из Оттавского университета сообщили, что она успешно согласуется с несколькими важными астрономическими наблюдениями. Согласно этой модели, возраст Вселенной может составлять 26,7 миллиарда лет — почти вдвое больше общепринятых 13,8 миллиарда, — а для объяснения её поведения не нужны ни тёмная материя, ни тёмная энергия.
Если дальнейшие исследования подтвердят эти результаты, теория может предложить совершенно иное объяснение эволюции Вселенной. Она также способна помочь разрешить одну из самых загадочных находок современной астрономии: существование удивительно крупных и зрелых галактик в эпоху, когда, согласно общепринятой модели, они едва начинали формироваться.
На протяжении 2025 и 2026 годов Раджендра Гупта, адъюнкт-профессор физического факультета Оттавского университета, и постдокторант доктор Николаос Самарас проверяли альтернативную космологическую модель CCC+TL на соответствие ряду важных астрономических наблюдений.
Название расшифровывается как «covarying coupling constants plus tired light» — «ковариантные константы связи плюс усталый свет». Вместо тёмной материи и тёмной энергии модель предполагает, что часть эффектов, которые приписывают этим загадочным компонентам, может быть следствием изменения фундаментальных физических констант со временем. Эти константы определяют, как взаимодействуют частицы и силы.
Десятилетиями астрономы ищут прямые свидетельства существования тёмной материи и тёмной энергии. Считается, что тёмная материя создаёт дополнительную гравитацию, которая помогает объяснить движение галактик и целостность крупных космических структур. Тёмной энергией называют то, что вызывает ускоренное расширение Вселенной. Хотя многочисленные наблюдения подтверждают их гравитационные и космологические эффекты, ни один из этих компонентов напрямую не обнаружен.
Господствующая космологическая модель, называемая ΛCDM, включает оба компонента. Несмотря на успехи в объяснении широкого круга наблюдений, она сталкивается с вопросами, которые возникли после обнаружения неожиданно развитых галактик в ранней Вселенной.
«Большинство новых моделей объясняют лишь ограниченный набор наблюдений, — говорит профессор Гупта. — Новая модель не должна противоречить основам космологии и астрофизики, и наши результаты соответствуют этому требованию, включая ещё не опубликованную проверку на данных о реликтовом микроволновом излучении».
Проверка столь принципиально иной теории требует большего, чем простая подстройка стандартной модели. CCC+TL изменяет уравнения Эйнштейна и Фридмана, которые описывают гравитацию и расширение Вселенной. Поэтому для каждого теста Гупте и Самарасу приходилось разрабатывать уравнения и компьютерные программы, специально адаптированные под их модель.
Исследователи сообщают, что CCC+TL дала результаты, согласующиеся с несколькими важными астрономическими измерениями. Один из ключевых тестов касался лёгких элементов, образовавшихся вскоре после Большого взрыва, включая водород и гелий. Альтернативная модель предсказала их содержание, совпадающее со значениями, рассчитанными в рамках стандартной космологии.
Модель также согласуется с измерениями с помощью космических хронометров, которые позволяют астрономам восстанавливать историю космического расширения, сравнивая возраст галактик на разных расстояниях. Эти измерения дают независимый способ изучить, как менялась скорость расширения на протяжении миллиардов лет.
Другой значимый тест был посвящён движению галактик. В недавнем исследовании, опубликованном в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, учёные изучили все 175 галактик из базы данных SPARC. Они обнаружили, что их модель воспроизводит наблюдаемые кривые вращения без привлечения тёмной материи.
Кривые вращения показывают, как быстро звёзды и газ обращаются на разных расстояниях от центров галактик. В рамках обычной гравитации одной видимой материи, как правило, недостаточно для объяснения этих движений, и это одна из главных причин, по которым учёные считают тёмную материю реальной.
Команда также изучила замедление времени в наблюдениях сверхновых. Под замедлением времени понимают кажущееся растяжение событий во времени при наблюдении на огромных космических расстояниях. Их анализ дал дополнительную поддержку CCC+TL, хотя научная статья всё ещё находится на рецензировании.
Исследователи также рассмотрели скопление Пуля — известную систему сталкивающихся скоплений галактик, которая даёт одно из самых убедительных наблюдательных свидетельств в пользу тёмной материи.
В этой системе большая часть обычной вещества сосредоточена в чрезвычайно горячем газе, излучающем в рентгеновском диапазоне. Однако наблюдения показывают, что основной гравитационный эффект связан с галактиками, а не с газом. Стандартное объяснение состоит в том, что невидимая тёмная материя прошла сквозь столкновение вместе с галактиками.
В рамках CCC+TL дополнительный гравитационный эффект, предсказанный моделью, тоже следует за галактиками, а не за горячим газом, но при этом тёмная материя не требуется. Исследователи подчёркивают, что этот результат — лишь первоначальное доказательство концепции и что необходимы более подробные исследования.
«Наблюдения, которые приписывают тёмной материи и тёмной энергии, вероятно, обусловлены ковариантными константами связи», — добавляет профессор Гупта, который подробнее рассматривает эту возможность в отдельной работе о происхождении тёмной материи и тёмной энергии.
Пожалуй, самое интригующее следствие модели касается древнейших из наблюдавшихся галактик.
Астрономы, работающие с космическим телескопом «Джеймс Уэбб», обнаружили галактики, которые выглядят удивительно массивными и зрелыми для столь раннего этапа истории Вселенной. Их существование заставило задуматься, как быстро после Большого взрыва могли образоваться звёзды и галактики.
CCC+TL предлагает возможный ответ, давая ранней Вселенной существенно больше времени на развитие.
В стандартной космологической модели возраст Вселенной в период, известный как космический рассвет, когда появлялись первые поколения звёзд и галактик, составлял примерно 300 миллионов лет. При том же наблюдаемом красном смещении CCC+TL относит возраст Вселенной примерно к 4,6 миллиарда лет.
Красное смещение показывает, насколько свет далёкого объекта сдвинулся в сторону более длинных, красных волн. Астрономы используют его для изучения далёких галактик и более ранних этапов истории космоса.
В альтернативной модели у галактик, наблюдаемых при очень больших красных смещениях, были бы дополнительные миллиарды лет для роста. По расчётам исследователей, опубликованным в Galaxies 13, 115, ранние галактики были бы примерно в 12 раз больше по размеру и массе, чем предсказывает стандартная космология.
«Невозможные ранние галактики становятся предсказуемыми, — объясняет профессор Гупта. — Мы предсказываем, что галактики существуют намного дальше тех расстояний, до которых добрался космический телескоп „Джеймс Уэбб“».
Предстоящие наблюдения могут дать важную возможность проверить это предсказание.
Программа GLIMPSE телескопа «Джеймс Уэбб» нацелена на поиск чрезвычайно далёких галактик, возможно, при красных смещениях больше 50. В рамках стандартной космологии такие наблюдения позволили бы заглянуть в исключительно раннюю эпоху истории Вселенной.
Согласно общепринятым моделям, при таких экстремальных красных смещениях у крупных галактик может не хватать времени, чтобы сформироваться. Модель CCC+TL не накладывает такого ограничения, поскольку её космическая хронология отводит галактикам существенно больше времени на развитие.
Поэтому обнаружение галактик на таких расстояниях могло бы стать ещё одним важным способом сравнить конкурирующие объяснения. Однако сами по себе такие открытия не докажут, что альтернативная модель верна.
Хотя исследователи сообщают об обнадёживающих результатах в нескольких важных космологических тестах, CCC+TL остаётся нетрадиционным предложением, которое требует дальнейшей независимой проверки. Стандартная космологическая модель по-прежнему объясняет широкий круг астрономических наблюдений, и любая её замена в итоге должна продемонстрировать не меньший успех.
Для Гупты последние результаты — повод продолжать исследовать возможность того, что Вселенная устроена иначе, чем сейчас предполагают учёные.
«Этот успех должен побудить астрономов отнестись к новой модели всерьёз. Её трудно понять и применять, но мы считаем, что она расширяет физику Вселенной за пределы ΛCDM», — заключает профессор Гупта.