Физики попытались понять, что связывает темную энергию и темную материю, но запутались еще сильнее

Расширение Вселенной ускоряется, но мы не совсем уверены, почему. Лучшие из современных моделей отмечают силу, которая стоит за этим процессом, как «темная энергия» — при том, что на самом деле темной энергии может не существовать вовсе. Новое исследование показало, что если другое загадочное явление — темная материя — обладает некоторыми необычными магнитными свойствами, то именно оно может быть ответственным за наблюдаемым расширением.

Ученые попытались представить темную энергию как результат некого условного «магнетизма» темной материи, и получили весьма неоднозначные результаты

Наиболее общепринятая модель космологии делит содержимое Вселенной на три основных части. Обычная материя, которую мы видим, касаемся и взаимодействуем с ней каждый день, составляет всего около пяти процентов от общей массы вещества – остальные 95% представляют собой две главные космические загадки.

Самая большая часть приходится на вышеупомянутую темную энергию, которая, по расчетам, составляет 68% Вселенной. Эта сила, кажется, отталкивает самые разные частицы друг от друга со всевозрастающей скоростью.

А еще есть темная материя, которая, как считается, составляет оставшиеся 27% Вселенной. Это странное вещество, как считают физики, удерживает галактики и скопления вместе благодаря сильному гравитационному влиянию, но при этом не взаимодействует со светом, поэтому наблюдать темную материю можно лишь по косвенным признакам.

В некотором смысле, оба этих явления представляют собой своего рода концепции-заполнители, с помощью которых ученые «латают» серьезные дыры в нашем понимании космологии. Но что, если нам понадобится только одна заглушка вместо двух? В новом исследовании ученые из Копенгагенского университета выдвинули гипотезу, что за все аномалии ответственна одна лишь темная материя. Но если это правда, то она куда более странная, чем кажется на первый взгляд.

«Мы мало что знаем о темной материи, кроме того, что это тяжелая и медленная частица», — поясняет Стин Харле Хансен, ведущий автор исследования. «Но мы задались вопросом — а что, если бы темная материя имела какое-то качество, аналогичное магнетизму? Мы знаем, что при движении нормальных частиц те создают магнитные искажения. А магниты притягивают или отталкивают другие магниты — а что, если аналогичный этому процесс происходит во Вселенной? Что это постоянное расширение темной материи возникает благодаря какой-то условно-магнитной силе?», — задает вопрос ученый.

Команда разработала новую модель, которая включала в себя такие переменные Вселенной, как гравитацию и скорость ее расширения, но игнорировала «космологическую константу», которая определяет ускорение этого расширения. Вместо этого они наделили частицы темной материи дополнительной силой, пропорциональной квадрату ее скорости, что сделало ее похожей на магнетизм.

Интересно, что в этой новой модели смоделированная Вселенная расширялась точно так же, как и реальная. Отталкивающей магнетической силы темной материи было достаточно, чтобы ускорить расширение Вселенной, а значит нечто подобное может происходить в действительности.

Конечно, одно только это исследование не опровергает ни существования темной энергии, ни того, что темная материя каким-либо образом магнитна. Но это интересная идея, и она требует дальнейшего изучения с использованием более подробных моделей.

«Честно говоря, наше открытие может быть просто совпадением», — говорит Хансен. «Но если это не так, это действительно невероятно. Это изменило бы наше понимание состава Вселенной и причин ее расширения. Насколько нам известно, наши представления о темной материи с магнитной силой и представления о темной энергии одинаково грубые и неполные. Только более подробные наблюдения позволят определить, какая из этих моделей наиболее реалистична, так что будет невероятно интересно повторно протестировать нашу модель».

Это не первая предложенная альтернатива темной энергии. Возможно, влияние темной материи и темной энергии создается «темной жидкостью» с отрицательной массой, заполняющей Вселенную? Может быть, «пенистая» структура космоса заставляет Вселенную расширяться с разной скоростью в разных местах, создавая общий эффект ускорения? Или, может быть, Эйнштейн все время был прав с космологической постоянной, а все современные теории просто надуманны? Как бы то ни было, темная энергия, несомненно, продолжит вдохновлять и интриговать физиков, пока ее существование не подтвердят или не опровергнут окончательно.