Предложено решение двух крупнейших загадок космологии

Физики Массачусетского технологического института (MIT) предложили гипотезу, что ранняя темная энергия может решить две крупнейшие загадки космологии. Результаты исследования опубликованы в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

Предполагается, что в первые моменты после Большого взрыва существовал гипотетический тип темной энергии, называемой ранней темной энергией. Эта энергия могла повлиять на расширение новорожденной Вселенной, что помогает решить проблему существования ранних крупных галактик и так называемого напряжения Хаббла — несоответствия в оценках скорости расширения Вселенной, измеренных разными методами.

Предыдущие измерения космического микроволнового фона показывают, что постоянная Хаббла, связывающая скорость удаления галактики с расстоянием до нее, равна 67,31 километра в секунду на мегапарсек. В то же время другие методы, в том числе те, что основаны на измерении расстояний до стандартных свечей (звезд одинаковой яркости) в галактиках, указывают на иное значение постоянной Хаббла — от 73,3 до 76,5 километра в секунду на мегапарсек. Это слишком большое расхождение, являющееся проблемой для современной космологии.

В то же время данные, полученные космическим телескопом имени Джеймса Уэбба (JWST), показали, что в первые 500 миллионов лет после Большого взрыва уже существовали крупные яркие галактики. Считалось, что галактики такого размера и массы не могли сформироваться за такое короткое время.

Команда прибегла к моделированию формирования галактик в первые сотни миллионов лет после возникновения Вселенной. В этих моделях учитывались такие факторы, как постоянная Хаббла, описывающая скорость расширения Вселенной, а также флуктуации плотности сразу после Большого взрыва, из которых в конечном итоге образуются гало темной материи, которые притягивали к себе обычное вещество. Все это влияло на количество, светимость и размер галактик.

Оказалось, что если ранняя темная энергия влияла на расширение Вселенной таким образом, что напряжение Хаббла исчезает, то она влияла на баланс других космологических параметров, что привело к увеличению числа ярких галактик в ранней Вселенной. Это происходит за счет усиления флуктуаций плотности вещества, что способствует появлению более массивных гало и крупных галактик.