В прошлом астрофизики уже пытались объяснять расхождения в вычислении постоянной Хаббла — соотношение расстояния до объекта со скоростью его удаления — ранней темной энергией, загадочной силой, стоящей за расширением Вселенной после ее возникновения. Группа ученых из Массачусетского технологического института смогла объяснить поразительное количество ярких галактик, свет от которых достиг нас из самой ранней Вселенной. В своем исследовании они смоделировали образование галактик в первые пару миллионов лет. Когда они ввели темную энергию лишь в этот краткий отрезок времени, то обнаружили, что количество галактик стало совпадать с астрономическими наблюдениями, пишет MIT News.

«Мы обнаружили, что, на самом деле, ранняя темная энергия — весьма элегантное и точечное решение двух самых серьезных проблем космологии», — заявил Рохан Наиду, соавтор статьи.

На основании стандартных космологических моделей первые галактики во Вселенной должны были появиться далеко не сразу. Превращение первичного газа в крупные и яркие галактики вроде Млечного Пути, согласно теории, требует миллиардов лет. Однако в 2023 году обсерватория им. Джеймса Уэбба увидела поразительно большое количество больших галактик, появившихся, судя по анализу света, в первые 500 млн лет после Большого взрыва. Это значит, что либо не верна базовая космологическая модель, либо в начале Вселенной действовала некая сила, которую не учли. К примеру, ранняя темная энергия.

По предположению ученых из США, ранняя темная энергия — нечто вроде антигравитационной силы, которая действовала только в начале времен. Она сопротивляется силе притяжения и ускоряет расширение ранней Вселенной, снимая противоречия в измерениях постоянной Хаббла.

Также ученые дали ответ, каким образом темная энергия могла воздействовать на раннюю структуру Вселенной, породившей первые галактики. Они обратили внимание на гало темной материи — регионы пространства, в которых гравитация сильнее, и где скапливается вещество.

«Мы полагаем, что гало темной материи — это невидимый скелет Вселенной, — пояснил Джейкоб Шэнь, один из исследователей. — Сначала сформировались структуры темной материи, а потом из этих структур появились галактики. Таким образом, мы думаем, что количество ярких галактик должно быть пропорционально количеству больших гало темной материи».

Исследователи разработали эмпирическую структуру формирования ранних галактик, которая предсказывает количество, светимость и размер галактик в ранней Вселенной, если ввести верные значения «космологических параметров». Этих параметров по меньшей мере шесть, и постоянная Хаббла — один из них. Другие описывают колебание плотности первичного бульона, из которого со временем образовались гало темной материи.

Углубленное изучение теории струн, петлевой квантовой гравитации и квантовой геометрии натолкнуло другую группу ученых на идею обобщенного принципа неопределенности, который меняет наши фундаментальные представления о пространстве и времени. Он ставит под сомнение основы классической механики и призывает к пересмотру общей теории относительности.