Современная космология описывает историю Вселенной через модель, в которой важную роль играют темная материя и темная энергия. Однако канадские исследователи развивают альтернативную теорию: согласно ей, некоторые явления, которые принято связывать с этими компонентами, могут объясняться изменением фундаментальных физических констант. В рамках этой гипотезы возраст Вселенной достигает 26,7 млрд лет — почти вдвое больше общепринятой оценки. О том, на чем основана новая модель и какие вопросы она пока оставляет открытыми, — в материале «Известий».

Вселенная может быть старше на 13 млрд лет

Физики из Университета Оттавы Раджендра Гупта и Николаос Самарас проверили альтернативную космологическую модель CCC+TL. Ее название объединяет две идеи: меняющиеся фундаментальные константы (Covarying Coupling Constants) и гипотезу «уставшего света» (Tired Light). Согласно этой концепции, физические константы, определяющие взаимодействие частиц и сил, могут совместно изменяться со временем, а фотоны — постепенно терять энергию по мере распространения в пространстве.

Авторы предполагают, что эффекты, которые в стандартной космологической модели объясняются темной материей и темной энергией, могут быть следствием этих процессов. В таком случае для описания ряда наблюдаемых явлений не потребуется вводить дополнительные невидимые компоненты. Возраст Вселенной в модели CCC+TL оценивается в 26,7 млрд лет, тогда как общепринятая оценка в рамках стандартной модели ΛCDM составляет около 13,8 млрд лет.

Одну из проверок альтернативной теории исследователи посвятили первичному нуклеосинтезу — процессу образования легких химических элементов вскоре после Большого взрыва. Результаты опубликованы в журнале Universe. Ученые проверили, может ли модель воспроизвести наблюдаемые соотношения водорода, гелия и других легких элементов. В расчетах им удалось получить результаты, сопоставимые с предсказаниями стандартной космологии, однако для этого потребовалось предположить, что скорости ядерных реакций и распада нейтронов изменяются согласованно с темпом расширения Вселенной.

Как ученые проверяли новую теорию

В 2025 и 2026 годах исследователи сопоставляли предсказания CCC+TL с разными астрономическими наблюдениями. В частности, они использовали данные космических хронометров — метода, позволяющего оценивать скорость расширения Вселенной по различиям в возрасте галактик. Авторы также проверили кривые вращения 175 галактик из базы SPARC. По их расчетам, модель способна воспроизвести наблюдаемое движение звезд и газа без привлечения темной материи.

Еще одним объектом анализа стало скопление Пуля — система столкнувшихся скоплений галактик, которую часто рассматривают как одно из свидетельств существования темной материи. Исследователи утверждают, что в рамках их модели дополнительный гравитационный эффект связан с расположением галактик, а не горячего газа, который излучает рентгеновское излучение. Однако эту проверку сами авторы называют предварительной и требующей дальнейшего изучения.

Раджендра Гупта

Большинство новых моделей объясняют лишь ограниченный набор наблюдений. Новая модель не должна противоречить основам космологии и астрофизики, и наши результаты соответствуют этому требованию.

При этом результаты разных проверок пока нельзя считать окончательным подтверждением теории. Например, в одной из работ, опубликованной в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, исследователи проверяли модель по измерениям параметра расширения Вселенной и обнаружили, что при выбранных ранее параметрах CCC+TL не воспроизводит эти данные так же хорошо, как стандартная модель. В другой работе на более ограниченной выборке космических хронометров модели оказались статистически неразличимы. Это показывает, что выводы зависят от используемых данных и параметров расчетов.

Альтернативная модель объясняет ранние галактики

Одним из аргументов в пользу пересмотра космологической картины авторы считают наблюдения телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST)). Он обнаружил галактики, которые выглядят неожиданно массивными и развитыми для столь раннего периода истории Вселенной. В рамках стандартной модели ΛCDM некоторые из этих объектов сложно объяснить, поскольку после Большого взрыва у них, по расчетам, было сравнительно мало времени на формирование.

В модели CCC+TL возраст Вселенной при тех же значениях красного смещения оказывается значительно больше. Например, в период космического рассвета, когда в стандартной модели Вселенной было около 300 млн лет, альтернативные расчеты дают примерно 4,6 млрд лет. Таким образом, у галактик появляется дополнительное время для роста и формирования сложной структуры. По оценкам исследователей, ранние галактики в этой модели могут быть примерно в 12 раз больше по размеру и массе, чем предсказывает стандартная космология.

Раджендра Гупта

Невероятные ранние галактики превращаются в предсказуемые. Мы предсказываем, что галактики существуют далеко за пределами расстояний, достигнутых космическим телескопом JWST.

Новую гипотезу предстоит проверить наблюдениями

Одним из способов проверить предсказания CCC+TL станут будущие наблюдения очень далеких галактик. В частности, программа GLIMPSE телескопа JWST предполагает поиск объектов с красным смещением выше 50. Авторы считают, что в рамках их модели такие галактики могли существовать достаточно рано, чтобы успеть сформироваться. Однако обнаружение подобных объектов само по себе не станет доказательством всей теории: необходимо будет сопоставить с наблюдениями и другие ее предсказания.

Исследователи подчеркивают, что альтернативная модель остается сложной для применения и требует дальнейшей проверки. Стандартная космология ΛCDM по-прежнему успешно описывает множество наблюдений — от реликтового излучения до крупномасштабной структуры Вселенной. Поэтому новой теории предстоит показать, что она способна не только объяснять отдельные загадки, но и согласованно воспроизводить весь массив имеющихся данных.

При этом оценка возраста Вселенной в 26,7 млрд лет пока остается результатом альтернативной теоретической модели, а не новым научным консенсусом. Ее дальнейшая судьба будет зависеть от того, насколько успешно она пройдет независимые проверки.