Ми вже декілька разів писали про метричну невизначеність напруженості Габбла. Річ у тім, що швидкість розширення всесвіту у найближчих до нас регіонах коливається від 67,4 км на мегапарсек (за даними космічного телескопа "Planck", враховуючи параметр Hubble (H₀) до 73,3 км на мегапарсек (з урахуванням даних по критично далеких від нас об’єктах та феномену червоного зсуву)
Звідси виникає криза в космології — протиріччя між цими показниками можна подолати за допомогою “нової фізики” або, наприклад, завдяки введенню в теорію так званої “ранньої темної енергії”, яка відрізняється від сучасної темної енергії. “Рання темна енергія запустила механізм надшвидкого розширення простору, тоді як “звичайна” темна енергія відповідає за прискорення розширення теперішнього всесвіту.
Інакше кажучи, ми маємо два абсолютно різні космологічні процеси, розкидані в просторі та часі. Вони ніяк не відповідають метричним показникам одного явища. Ба більше, певною мірою “рання темна енергія” тотожня інфляції або спрямовувала її в Космологічне Ніщо.
Модель РТЕ працює наступним чином. Скажімо, в ранньому всесвіті був додатковий компонент перед рекомбінацією, який нагадує темну енергію. Він прискорює розширення всесвіту, моделюючи звуковий горизонт. Тому відстань, яку проходили звукові хвилі в ранньому всесвіті, необхідно “компенсувати” збільшенням космологічної константи.
А заодно переглянути наше розуміння відстані між двома умовними точками, якщо ми говоримо про “великі” масштаби. Так, у звичних умовах Земля пласка, - в сенсі ми так вимірюємо, використовуючи евклідову геометрію, - але в космосі такі поняття, як маса, обсяг, напрямок руху, пряма, точка, плоскість, навіть простір і час, втрачають “простий сенс”.
Та ж загальна теорія відносності, не зважаючи на використання терміну “гравітація”, насправді описує геометрію простору-часу, де “простір-час” — лише математичний об’єкт, необхідний для опису експериментально неверифіковних природних явищ (даних наших вимірювань).
За оцінками, темна енергія мала з’явитися через 100-300 тисяч років після Великого вибуху, і померти дуже швидко. Що викликає проблеми у дослідників: пояснення, чому вона раптово виникає, а потім також раптово зникає, не запропоновано.
Компроміс полягає в тому, що рекомбінації недостатньо для створення сучасного всесвіту: у кращому випадку ми отримуємо константу в 71 км на мегапарсек, але ніяк не 73,3, а то й 73,9 км на мегапарсек у випадку вимірювання космічного мікрохвильового фону.
Панівна в космології модель “холодної темної матерії”, LCDM, має лише 6 умовних параметрів:
-
Параметр Хаббла (Hubble Parameter, H₀) - швидкість розширення універсуму. Визначається відносною швидкістю віддалення галактик від нас як спостерігачів.
-
Параметр щільності темної енергії (Density Parameter of Dark Energy, ΩΛ) - частка всього енергетичного вмісту всесвіту, власно кажучи, темна енергія.
-
Параметр щільності темної матерії (Density Parameter of Dark Matter, ΩCDM) частка всесвіту, що визначається темною матерією (CDM).
-
Спектр щільності примордіальнихфлуктуацій (Primordial Density Fluctuation Spectrum) - амплітуда флуктуацій щільності, яка виникла на ранніх стадіях універсуму.
-
Спектр потоку гравітаційного коливання (Gravitational Wave Spectrum) - інформація про наявність гравітаційних хвиль, що виникли при зародженні всесвіту (гравітаційні хвилі виникли пізніше, в період становлення великих космологічних структур).
-
Параметр рівняння темної енергії (Equation of State Parameter for Dark Energy, w) - зміна щільності темної енергії.
Проблема в тому, що модель LCDM має високий рівень внутрішньої узгодженості тільки тоді, коли ви підганяєте її до даних, які дуже важко зіставити, коли задається додатковий параметр. Неважливо, який саме, - тут вступає в дію наукова фантазія дослідника.
Але всі додаткові параметри можна розглядати в межах двох масштабів.
1. Масштаб звукового горизонту, що демонструє відстань проходження первинної матерії до моменту рекомбінації.
Нагадаємо, первинна матерія складалася переважно з фотонів, можливо, електронів та протонів, проте звукові хвилі не могли поширюватися нескінченно далеко.
Момент рекомбінації — це саме той момент, коли швидкість розширення всесвіту та швидкість створення простору розділися. Відповідно, функціонал ранньої темної енергії закінчився, залишивши після себе прадавній звуковий фон.
Далі вже виникали нейтральні атоми водню, а фотони відокремились від плазми, - звукові та світлові хвилі теж розділися. І якщо РТЕ виникла через 300 тисяч років після Великого вибуху, то процес рекомендації відбувся приблизно 80 тисяч по тому. Час “життя” РТЕ і створення передумов для виникнення сучасних форм матерії продовжувався максимум 80 тисяч років.
Ми думаємо, що на той час температура всесвіту знизилася до 3000 К, а відстань, яку звукові хвилі подолали до рекомбінації, становить близько 150 мегапарсеків (490 мільйонів світлових років). Це і є “кордони” звукового горизонту.
Світло, яке існувало в цих межах, зараз ми трактуємо як “реліктове мікрохвильове випромінювання” (РМХВ), де звукові хвилі проявляються у вигляді періодичних піків та ям в спектрі потужності температурних та поляризаційних коливань.
У великомасштабній структурі галактик звукові хвилі “підсилюють” відстані з кроком у звуковий горизонт. Таке явище називається “баріонними акустичними осциляціями”.
Другий масштаб — наскільки великим був Всесвіт, коли кількість матерії та випромінювання було однаковою, тобто яким чином змінилася шкала рівності. А, відповідно, наш всесвіт після закінчення епохи рекомбінації.
Тож, ми виходимо з припущення ρ_m = ρ_r, де індекси m та r означають матерію та випромінювання відповідно. Підставивши залежності щільності енергії від коефіцієнта масштабування, отримуємо a_eq ~ ρ_m0/ρ_r0, де індекс 0 означає поточне значення. За допомогою спостережень КМФ можна оцінити, що a_eq ~ 3 x 10^-4, тобто коефіцієнт масштабування на шкалі рівності був приблизно в 3000 разів менший, ніж сьогодні.
З іншого боку, закон Габбла говорить про збільшення довжини хвилі світла від джерела до спостерігача. Маємо:
H = (da/dt)/a, де H - постійна Габбла, а t - час.
Звідси випливає, що a = 1/(1 + z), де z - червоне зміщення. Таким чином, червоне зміщення на шкалі рівності можна оцінити як z_eq ~ 1/a_eq - 1 ~ 3000.
Відповідно, виходимо на всесвіт в 450 000 мегапарсек. Але науковці стверджують о 13,8 мільярда років, якщо оцінювати вік всесвіту. А це приблизно 4230 мегапарсек.
Щось не сходиться. Або виключаємо дані КМХФ, або закон Габбла не вартий уваги, або нам прийдеться доробляти ідею первинної темної енергії (аналога).
Щоправда, є альтернативний варіант — всесвіт ніколи не виникав, не розширювався і не переживав епохи рекомендації. Він завжди був і буде незалежно від того, яка космологічна догматика домінує в сучасній науці.
Мій ORCID: 0000-0002-0260-2879. Розробляю альтернативну теорію фізичної природи сталої Габбла. Вона є параметром просторово-часового континууму. З її введенням в фізику елементарних часток виявляються зв'язок з властивостями вакууму та нові співвідношення між фізичними константами. Введення постійної Габбла в теорію гравітаційного поля дозволяє пояснити природу темної матерії та темної енергії. Моделі описані в статті журналу (індексованому в каталозі scopus) та в п'яти публікаціях (тезах) міжнародних конференцій (каталог УДК). З зацікавленими темою фахівцями можна допрацювати тези до рівня статті.