Ранната тъмна енергия може би ще обясни „напрежението на Хъбъл“

Във Вселената може да има екзотична форма на тъмна енергия, която да обясни упоритото несъответствие в измерванията на скоростта на разширяване на Вселената.

Тази така наречена „ранна тъмна енергия“ би могла да съществува в ранните години на Вселената, след което изчезва. Това от своя страна би обяснило защо степента на разширяване има различни скорости.

Тъмната енергия е неизвестната, загадъчна форма на енергия, която прониква в пространството, разширявайки Вселената навън с все по-бързи и по-бързи скорости.

Но през последните две десетилетия учените, които изучават ускорената експанзия на Вселената, са измерили две много различни скорости. Първата светлина на Вселената – космическата микровълнова фонова радиация или CMB – предполага по-ниска скорост на разширяване на пространството, отколкото показват изследванията на свръхнови и пулсиращи звезди в близката Вселена. С други думи, Вселената изглежда се разширява по-бързо сега, отколкото би могло да се предскаже по начина, по който тя е изглеждала в ранната история, малко след Големия взрив.

Това несъответствие се нарича „напрежението на Хъбъл“. Тъй като CMB процентът е в противоречие с други оценки, и тъй като неговото изчисление се основава на космологични модели, се смята, че нещо трябва да липсва от модела – като новите закони на физиката или неизвестни видове материя.

Нова статия, публикувана в списание Physical Review Letters, предполага че ранната тъмна енергия е липсващата част, която променя скоростта на разширяване на Вселената.

Ако е така, тази ранна тъмна енергия би повлияла незначително начина, по който изглежда CMB, обяснявайки защо измереното разширение е по-бавно от очакваното.

Бъдещите наблюдения на CMB с висока разделителна способност биха могли да покажат дали ранната тъмна енергия наистина е съществувала в младата Вселена.

„Ролята на тази ранна тъмна енергия е да повлияе на скоростта на разширяване около 100 000 години след Големия взрив,“ обяснява Вивиан Пулин, водещ автор на статията и изследовател в Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, подразделение на френския Национален център за научни изследвания. „Назад във времето [ранната тъмна енергия] е представлявала до 10% от общата енергийна плътност във Вселената“, казва тя.

Предполагаемата ранна тъмна енергия не е съществувала дълго, вероятно е изчезнала само след няколко стотин хиляди години. В ранната Вселена тази тъмна енергия би функционирала като по-ранна, временна космологична константа – неизвестният фактор, който се използва, за да се обясни текущото ускоряване на разширяването на Вселена, както и разширяването веднага след Големия взрив. След като тя изчезва обаче, скоростта на разширяване на Вселената отново се определя от съвременната космологична константа – настоящата тъмна енергия.

„Има много модели, които могат да произведат [ранна тъмна енергия]“, казва Пулин. Този модел, който предложихме, е вдъхновен от теорията на струните.

Учените ще продължат да изучават последиците от ранната тъмна енергия върху образуването на Вселената, включително върху големите структури на галактиките. Предстоящите мисии, като тази на Large Synoptic Survey Telescope и телескопа Евклид, биха могли директно да тестват за признаци на ранна тъмна енергия само след пет години, казва Пулин.

„Много важно е да се мисли за нови начини, по които напрежението може да бъде разрешено, както правят тези автори,“ каза Уенди Фридман, астроном от Университета в Чикаго, който не е участвал в новата работа.

„В крайна сметка това ще бъде решено емпирично с по-високите данни за точност. А експериментите и програмите, които сега се разработват, през следващите няколко години, трябва да могат да тестват тези модели и да решат този въпрос окончателно“.