Нужна ли нам темная энергия?

В предшествующей теме: http://proza.ru/2021/03/07/1482
…был произведен (исходя из второго приближения: а = Const) расчет величины ускорения космологического расширения Вселенной…

а = 2*(v*(Т – L/c) – L)/(Т - L/c)^2

Данное приближение, так же как и первое приближение (v = Const), не совсем точно соответствует реальному положению дел в космологии. Строго говоря, наша Вселенная расширяется с переменным ускорением и, в качестве третьего приближения к действительности, необходимо рассматривать в качестве величины постоянной (b = Const) именно изменение во времени (t) исходного ускорения а0 (переускорение движения): 
а = а0 + b*t
Детали третьего приближения (в плане расчета скорости переускоренного движения и пути проходимого при этом галактикой) целесообразнее рассмотреть на специализированном форуме для любителей астрономии: http://www.astrotime.ru/faq.php 
Но прежде этого, нам необходимо полностью закрыть вопрос с определением возраста Вселенной (Т), входящего в качестве аргумента функции в расчетную величину ускорения. А, точнее, в выражение для постоянной Хаббла:

Н0 = 1/(Т – L/с)
и уже, как следствие этого, в выражение найденного ранее ускорения:
а = 2*Н0*(v – Н0*L)

Параметр «L/с», в качестве полученной ранее ( http://proza.ru/2021/03/05/1051 ) «поправки» к возрасту Вселенной, определяет ни что иное, как величину постоянной Хаббла в соответствующую эпоху. Так, для галактики, отдаленной от нас, к примеру, на L = 100 млн. световых лет, величина
Н0 = 1/(Т – L/с)
будет соответствовать тому значению, которым обладала постоянная Хаббла именно 100 млн. лет тому назад (t = L/с). Т.е. на момент нашего наблюдения этой галактики, или, точнее говоря, в момент наблюдаемого возраста галактики. Данное замечание следовало, пожалуй, сделать ранее. Извиняюсь за свое упущение, но, все-таки, лучше поздно - чем никогда.

Именно отсутствие подобного временного учета, при неправомерном распространении современного значения постоянной Хаббла ( Н0 = 1/Т ) на галактики, наблюдаемые в другие эпохи (галактики более молодого возраста: t1 = Т – L/с), порождает определенные расхождения (дает регулярную ошибку) в расчетах закона Хаббла.
И исправить данную ошибку (устранить расхождения) удается за счет уточнения самого времени существования Вселенной. Следует заметить, что подобное «уточнение» возраста Вселенной идет непрерывно с момента установления Хабблом своего эмпирического закона. Обусловлено это тем, что возраст Вселенной рассчитывается путем усреднения данных об этом времени (до того, как оценка возраста Вселенной начала строится на основе одной из распространенных моделей Вселенной, так называемой стандартной космологической ;CDM-модели ) по общему количеству рассматриваемых галактик. Каждая галактика, для которой удавалось независимым образом экспериментально замерить удаленность (L) и лучевую скорость (v), позволяет (по эмпирическому закону Хаббла) рассчитать возраст Вселенной:

Т = L / v

И данные по каждой из рассматриваемых галактик дают свое собственное значение этого возраста. Первым, такое усреднение, произвел, разумеется, сам Хаббл, по имеющемуся в его распоряжении, но весьма ограниченному на момент открытия им закона, количеству довольно близких галактик. Однако, первоначально исчисленное самим Хабблом, значение возраста Вселенной (18 млрд. лет) оказалось лишь «отправной точкой» в последовавшей затем череде непрерывного уточнения этой величины. Поскольку, по мере расширения списка обмеряемых галактик (списка, в который стали попадать все более отдаленные небесные объекты), приходилось непрерывно понижать изначально установленный Хабблом возраст Вселенной. И это понижение возраста Вселенной продолжалось ровно до тех пор, пока, возглавляющим Международный Астрономический Союз  (МАС) чиновникам от астрономии, это дело, порядком, не надоело. В итоге, чиновниками было принято «мудрое» решение: остановиться на цифре в 13,75±0,11 млрд. лет, считая именно эту цифру «окончательно установленным» временем, прошедшим от момента Большого Взрыва, не считаясь более с, никуда не исчезнувшей, необходимостью ее дальнейшего понижения. В пределе же этого понижения (при условии достаточно равномерного распределения галактик в объеме Вселенной) мы должны придти к величине, в точности равном половине реального возраста Вселенной.
Сама же, никуда не исчезнувшая, причина этого понижения обусловлена фактором «зональности» возраста Вселенной. Суть этого фактора наглядно представимо следующим образом:
Разобьем (условно) галактики на зоны по дальности (в пространстве и во времени) их расположения от нас. Например, будем считать все галактики, расположенные от нас не далее 1 млрд. световых лет (с соответствующим возрастом) принадлежащими «зоне «№1». Галактики, на удалениях от 1 до 2 млрд. св. лет, считать принадлежащими «зоне №2», от 2 до 3 млрд. св. лет – «зоне №3» и т.д. И если, теперь, мы проведем необходимые усреднения по галактикам каждой из этих зон в отдельности, то обнаружим одну удивительную вещь.
Окажется, что чем больше номер галактической зоны (чем дальше и моложе галактики), тем меньшим получается расчетный возраст Вселенной. И потому, не было ничего удивительного в том, что по мере учета все более отдаленных галактик, приходилось заниматься регулярным понижением возраста Вселенной.
Простым любителям астрономии предоставлена (в соответствующей теме нашего форума: http://www.astrotime.ru/forum/viewtopic.php?t=2764&start=105 ) возможность (на основании уже рассмотренных шести конкретных примеров галактик зоны №1) принять личное участие в определении возраста нашей Вселенной. А настоящая статья призвана объяснить (просто о сложном) любителям астрономии суть такого понятия, как темная материя, оказавшейся напрямую связанной с перипетиями вокруг установления возраста Вселенной.

Так, если ДО судьбоносного решения МАС об окончательной фиксации возраста Вселенной на уровне 13,75±0,11 млрд. лет, речь (при уменьшении среднего значения этого возраста) шла исключительно о расширении предела допустимых отклонений от среднего значения, то ПОСЛЕ – подобный механизм согласования уже перестал работать. И потому потребовалось изобретать новый механизм, описывающий факт «зональности» возраста Вселенной, а именно объясняющий монотонное уменьшение галактических скоростей с ростом номера галактической зоны (с уменьшением возраста Вселенной).
Самым простым (лежащим на поверхности) объяснением этого факта явилась привлечение в астрофизику новой сущности: темной энергией, ускоряющей, никому не ведомым образом, разлет галактик.
Незамеченной же (не лежащей на поверхности) альтернативой этой гипотезы стал механизм, рассматривающий гравитационное взаимодействие различных галактических зон, при котором, соседние зоны просто обменивались своей кинетической энергией. Этот обмен, к примеру, между зонами 2 и 3, приводил к тому, что более далекие (и более быстрые) галактики зоны №3 своей гравитационной массой «подтягивали» к себе более медленные галактики зоны №2, увеличивая их скорости. Но, при этом же, галактики зоны №2 собственной гравитацией «притормаживали» своих более быстрых соседей из зоны №3. И так по всем соседним зонам шло перераспределение конетической энергии движения галактик.
Чем, собственно говоря, и порождается наблюдаемая картина отклонения реальных лучевых скоростей галактик от расчетных значений, диктуемых законом Хаббла. В связи с чем, вполне закономерен (в духе бритвы Оккама) вопрос, вынесенный в название настоящей статьи.
Обсуждение этого вопроса уместнее всего вести на форуме любителей астрономии: http://www.astrotime.ru/forum/
Мир устроен гораздо проще, чем, зачастую, о нем думают.
 


Рецензии