|
Темная энергия, приводимая в движение звездообразованием
|
|
|
|
Рольф Ландауэр показал, что "информация является физической", и каждый бит эквивалентен небольшому количеству энергии, пропорциональному температуре. Эквивалентная энергия информации, переносимой или представленной материей, по Ландауэру, эффективно обеспечивает информационную темную энергию (IDE). Многие объекты во Вселенной, размером от звезд до скоплений галактик, имеют температуру, которая изменяется в зависимости от квадратного корня из массы объекта.
|
|
|
|
В исследовании, опубликованном в журнале Entropy, профессор Пол Гоф (Paul Gough) из Университета Сассекса (University of Sussex) показывает, что объединение этого соотношения с обзором измерений звездообразования позволяет получить IDE, основанный на звездообразовании, с историей, которая соответствует недавним результатам прибора Dark Energy Spectrograph Instrument (DESI) (см. изображение выше). Значительное совпадение между прогнозом IDE и фактическим измерением DESI свидетельствует о том, что IDE является источником фантомной темной энергии (увеличивающейся плотности энергии), вызванным звездообразованием.
|
|
|
|
До сих пор согласованная модель лямбда-CDM была успешной, хотя до сих пор нет удовлетворительных объяснений ни для одного из двух основных компонентов, Лямбда и холодной темной материи (CDM). Как показывает последний результат DESI, Лямбда находится за пределами измеренной области вероятности темной энергии (см. изображение выше); стоит также рассмотреть альтернативные объяснения, такие как IDE.
|
|
|
|
|
|
|
Помимо хорошего соответствия IDE измеренной истории темной энергии, IDE также обладает значительной общей энергией Вселенной, приближающейся к 1070 джоулям mc2, эквивалентной энергии Вселенной, что составляет 1053 кг барионов.
|
|
|
|
IDE-источник темной энергии может преодолеть многие проблемы и противоречия стандартной модели. Например, IDE, учитывающий наблюдаемые эффекты темной энергии, позволил бы принять более вероятное значение Лямбда равным нулю и решить проблему космологической постоянной.
|
|
|
|
Растущее звездообразование, сопровождающееся увеличением IDE, приводит к нашей нынешней эпохе доминирования темной энергии. Растущее звездообразование также повышает вероятность эволюции разумных существ, которые обнаружат ускоряющееся расширение Вселенной. Поэтому неудивительно, что мы живем в эпоху господства темной энергии, и проблема космологических совпадений "Почему именно сейчас?" также эффективно решена.
|
|
|
|
Поскольку плотность массы Вселенной резко падала с увеличением ее объема, IDE быстро увеличивалась по мере образования звезд. Это сочетание привело к внезапному появлению темной энергии в поздней Вселенной, когда плотность энергии IDE превысила плотность энергии массы.
|
|
|
|
Несколько теоретических исследований показали, что такое внезапное включение темной энергии может устранить существующие противоречия как в постоянной Хаббла H0, так и в параметре флуктуации вещества сигма-8. Эти напряжения в H0 и сигма-8 возникают из-за того, что значения, измеренные сегодня, значительно отличаются от значений, предсказанных при использовании стандартной модели лямбда-CDM для экстраполяции из ранней Вселенной.
|
|
|
|
Ожидается, что IDE также объяснит, по крайней мере, некоторые эффекты, ранее приписываемые темной материи. Общая теория относительности говорит нам, что пространство–время будет искажаться при любом накоплении энергии, в какой бы форме она ни проявлялась. Таким образом, IDE, связанный с материей в галактиках, усилит искажение пространства-времени, вызванное непосредственно материей. Имея тот же эффект, что и дополнительный невидимый компонент материи, IDE будет трудно отличить от темной материи.
|
|
|
|
Здесь приведены два примера гравитационных эффектов, которые было бы легче объяснить с помощью IDE. Было показано, что во многих галактиках измеренные эффекты, связанные с темной материей, полностью определяются местоположением барионов. Хотя это трудно согласовать с лямбда-CDM, оно явно совместимо с IDE.
|
|
|
|
Недавние наблюдения JWST за очень рано возникающими массивными галактиками и ранними скоплениями галактик требуют нелинейного ускоряющегося формирования структуры. Опять же, хотя это сложно для линейного иерархического образования галактик лямбда-CDM, мы ожидаем такого нелинейного эффекта при использовании IDE, поскольку локальное притяжение увеличивается по мере звездообразования.
|
|
|
|
Стандартная модель лямбда-CDM предполагает, что ускоряющееся расширение Вселенной будет продолжаться до бесконечности, что в конечном итоге приведет к "тепловой смерти" или "большому похолоданию". Но IDE рассказывает другую историю. Звездообразование находится в процессе достижения пика, и IDE в конечном итоге начнет уменьшаться, что приведет к возвращению к эпохе, когда преобладала материя, с замедлением скорости расширения. Тогда, возможно, Вселенная закончится "большим крахом" или будет существовать вечно как "колеблющаяся" или "подпрыгивающая" Вселенная.
|
|
|
|
Гоф резюмирует: "В то время как во Вселенной IDE отталкивает как темная энергия, локально IDE притягивает как темная материя". Приведенная выше таблица показывает, в какой степени IDE может объяснить некоторые из наших наблюдений темной стороны.
|
|
|
|
Источник
|
