Российские учёные рассчитали процент похудения Вселенной

По их расчётам, несколько процентов тёмной материи, существовавшей сразу после Большого взрыва, на сегодня уже распалось. Именно в этом кроется причина того, что галактики сейчас разлетаются быстрее, чем 13 миллиардов лет назад. Соответствующая статья опубликована в журнале Physical Review D.

Как известно, менее пяти процентов массы Вселенной сейчас относят на видимую материю, из которой состоят все наблюдаемые объекты. Больше четверти относится к тёмной материи — чему-то неизвестной природы, обладающему массой и силой притяжения, но не взаимодействующему со световыми волнами. Без тёмной материи пока никак не получается объяснить то, что края галактических дисков вращаются быстрее, чем допускают расчёты, основанные только на видимой материи.

Однако, согласно некоторым наблюдениям, объём тёмной материи со временем мог изменяться. На это указывает постоянная Хаббла, играющая важнейшую роль в космологии. Наблюдения космической обсерватории "Планк" за удалёнными районами Вселенной показывают, что там она равна 66,93 ± 0,62 километрам в секунду на мегапарсек. Это значит, что две галактики в 3,26 миллионах световых лет друг от друга разлетаются на 66,93 километра в секунду. Однако когда астрономы измеряли эту же постоянную для близкой к нам части Вселенной, цифра получалось иной, на несколько километров в секунду выше. Получается, постоянная оказалась переменной, чего по идее не должно быть.

Российские учёные предложили выход из этой проблематичной ситуации. Они попробовали рассчитать, как меняется скорость разлёта галактик, если часть тёмной материи, как и часть материи обычной, со временем распадается. Каноническая, как называют её авторы работы, модель тёмной материи предполагает, что она вся состоит из однотипных частиц с большим временем жизни. Однако видимая материя состоит из целого ряда частиц, и часть из них со временем распадается. На этом фоне вполне вероятно, что тёмная материя также состоит из разных тёмных частиц, своего рода аналогов протонов, электронов и прочего.

Если одна из этих частиц имеет время жизни в несколько миллионов или несколько миллиардов лет, то в наблюдениях "Планка" она всё ещё будет влиять на разлёт галактик, тормозя его своим тяготением. В то же время за миллиарды лет, прошедших до наших дней, такие тёмные частицы уже распались, дав нейтрино или какие-то иные частицы, не оказывающие влияние на гравитационное воздействие материи. Тогда сегодня тяготение тёмной материи будет меньше, а разлёт галактик — быстрее (т.е. постоянная Хаббла возрастёт), что и показывают наблюдения.

Расчёты исследователей показали, что их предположение удачно объясняет наблюдаемое изменение постоянной Хаббла. Достаточно было заложить в модель распад 2–5 процентов всей тёмной материи, существовавшей 13,8 миллиарда лет назад, чтобы получить ровно то изменение постоянной Хаббла, какое наблюдается в данных "Планка" и обзорах далеких частей Вселенной.