Альтернативна космологічна модель, розроблена в Університеті Оттави, стверджує, що Всесвіт може бути набагато старшим за прийняті нині оцінки — близько 26,7 мільярда років замість 13,8 мільярда. При цьому, за цією теорією, для пояснення його розвитку не потрібні ані темна матерія, ані темна енергія, повідомляє ScienceDaily.
Всесвіт без темної матерії й темної енергії
Протягом 2025–2026 років ад’юнкт-професор Ражендра Ґупта (Rajendra Gupta) та постдокторант доктор Ніколаос Самарас (Nikolaos Samaras) з Університету Оттави перевіряли альтернативний космологічний підхід під назвою CCC+TL. Назва розшифровується як «covarying coupling constants plus tired light» — коварійні константи зв’язку плюс концепція “втомленого” світла.
На відміну від стандартної моделі ΛCDM, яка включає темну матерію і темну енергію, CCC+TL припускає, що частину ефектів, які приписують цим невидимим компонентам, можна пояснити завдяки повільним змінам фундаментальних фізичних констант у часі. Саме вони визначають, як взаємодіють частинки й сили.
Темна матерія нині вважається джерелом додаткового притягання, що пояснює, як рухаються галактики та як утримуються великі космічні структури. Темна енергія, своєю чергою, відповідає за прискорене розширення Всесвіту. Хоча їхні гравітаційні й космологічні ефекти добре простежуються у спостереженнях, безпосередньо ці компоненти поки не виявлені.
Попри значні успіхи стандартної моделі, її ставлять під сумнів відкриття дуже масивних і «дорослих» галактик у ранньому Всесвіті, які виглядають надто розвиненими для свого віку за класичним сценарієм.
За словами Ґупти, нова модель повинна не суперечити ключовим «стовпам» космології та астрофізики — і, на його думку, CCC+TL це вдається, включно з викликами, пов’язаними з космічним мікрохвильовим фоном, стаття про який ще готується до публікації.
Оскільки CCC+TL радикально змінює картину, її тестування вимагає не просто підганяння параметрів стандартної моделі. Дослідникам довелося модифікувати рівняння Ейнштейна та Фрідмана, що описують гравітацію й розширення Всесвіту, а також розробити нові математичні формули й комп’ютерні програми спеціально для цієї моделі.
Перевірка моделі: від первинних елементів до обертання галактик
Науковці повідомляють, що CCC+TL успішно узгодилася з кількома ключовими астрономічними спостереженнями.
Один із важливих тестів стосувався легких елементів, утворених невдовзі після Великого вибуху, насамперед водню та гелію. Альтернативна модель дала прогноз їхніх кількостей, що збіглися з розрахунками, отриманими в межах стандартної космології.
Модель також виявилася сумісною з так званими «космічними хронометрами» — вимірюваннями, що дозволяють відтворювати історію розширення Всесвіту за віком галактик на різних відстанях. Такі дані дають незалежний спосіб оцінити, як змінювалася швидкість розширення протягом мільярдів років.
Окрему увагу приділили руху галактик. У нещодавній роботі в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society дослідники проаналізували всі 175 галактик з бази даних SPARC. Вони показали, що модель CCC+TL може відтворити спостережувані криві обертання без залучення темної матерії.
Криві обертання описують, як змінюється швидкість обертання зір і газу на різних відстанях від центра галактики. У межах класичної гравітації видима речовина зазвичай не може пояснити такі швидкості, і саме це стало однією з головних підстав для введення темної матерії.
Команда також дослідила ефект розтягнення часу (time dilation) у спостереженнях наднових зір — коли події здаються розтягнутими в часі через великі космічні відстані. Попередній аналіз, робота за яким ще рецензується, надає додаткову підтримку моделі CCC+TL.
Скупчення «Куля» без невидимої речовини?
Ще одним критичним випробуванням став відомий «Куля-кластер» — система зіткнувшихся скупчень галактик, що часто наводиться як один із найпереконливіших доказів існування темної матерії.
У цьому об’єкті більшість звичайної матерії перебуває в надгарячому газі, який випромінює рентгенівські промені. Проте гравітаційний вплив, за спостереженнями, здебільшого слідує за галактиками, а не за газом. Стандартне пояснення: невидима темна матерія пройшла крізь зіткнення разом із галактиками.
У межах CCC+TL додатковий гравітаційний ефект, передбачений моделлю, також пов’язаний з галактиками, а не з гарячим газом — але при цьому не потрібно вводити темну матерію. Самі дослідники підкреслюють, що це лише початкове «демонстраційне» дослідження, і потрібні значно детальніші аналізи.
Ґупта також розглядає ідею про те, що явища, які приписують темній матерії та темній енергії, можуть походити від змін коварійних констант зв’язку — ця гіпотеза описана в окремій роботі про походження темних компонентів.
«Неможливі» ранні галактики та подвоєний вік космосу
Одна з найцікавіших наслідків моделі CCC+TL стосується найдавніших галактик, виявлених за допомогою космічного телескопа Джеймса Вебба. Частина з них здається занадто масивною й зрілою для свого місця в історії Всесвіту, якщо виходити зі стандартної часової шкали після Великого вибуху.
Нова модель пропонує розв’язання цієї загадки завдяки значно старшому Всесвіту. У стандартному підході під час так званої «космічної зорі» (cosmic dawn), коли виникали перші покоління зір і галактик, Всесвіту було приблизно 300 мільйонів років.
За ж тих самих спостережуваних значень червоного зсуву в рамках CCC+TL вік Всесвіту становив би приблизно 4,6 мільярда років. Червоний зсув описує, наскільки світло від далеких об’єктів зміщується до довших (червоних) хвиль, і є ключовим інструментом для вивчення раннього космосу.
У такій часовій шкалі галактики на дуже високих червоних зсувах отримують додаткові мільярди років на формування. За розрахунками дослідників, опублікованими в журналі Galaxies (том 13, стаття 115), ранні галактики виявляються приблизно в 12 разів більшими за розміром і масою, ніж це передбачає стандартна космологія. Ґупта підсумовує це фразою: «неможливі ранні галактики стають передбачуваними».
Автори моделі навіть прогнозують існування галактик на відстанях, більших за ті, до яких уже дістався телескоп Джеймса Вебба.
Як Джеймс Вебб може перевірити радикальну теорію
Майбутні спостереження телескопа Джеймса Вебба можуть стати важливим тестом. Програма GLIMPSE має на меті пошук надзвичайно віддалених галактик, потенційно при червоному зсуві понад 50. У стандартній космології це надзвичайно рання епоха, коли, ймовірно, ще не встигли сформуватися великі галактики.
Для CCC+TL таких жорстких обмежень немає, адже її часовий масштаб дає галактикам набагато більше часу на зростання. Виявлення масивних галактик на настільки великих відстанях стало б важливим аргументом на користь альтернативної моделі — хоча саме по собі ще не довело б її правильність.
Попри обнадійливі результати в кількох ключових тестах, CCC+TL залишається нестандартною й суперечливою пропозицією, яка потребує подальшої незалежної перевірки. Стандартна модель ΛCDM досі успішно описує широкий спектр спостережень, і будь-який можливий «наступник» має продемонструвати не меншу, а краще більшу узгодженість з даними.
На думку Ґупти, поточні успіхи — це привід серйозно ставитися до нової моделі, попри її складність. Він вважає, що CCC+TL розширює уявлення про фізику Всесвіту за межі можливостей ΛCDM, але остаточні висновки зможе зробити лише подальша робота теоретиків і нові космічні спостереження.