Ускоренное расширение Вселенной описано в рамках многомерной теории

Физики РУДН математически описали наблюдаемое ускоренное расширение Вселенной, используя космологические решения в (n+1)-мерной модели Эйнштейна — Гаусса — Бонне. Также исследователи доказали существование устойчивых решений с достаточно малым значением вариации эффективной гравитационной постоянной G. Работа опубликована в журнале General Relativity and Gravitation.

В 1998-1999 годах физики Сол Перлмуттер, Брайан П. Шмидт и Адам Рисс (с коллегами) обнаружили ускоренное расширение Вселенной и получили за это Нобелевскую премию 2011 года. Для объяснения этого открытия и ряда других данных ученые создали теоретическую Лямбда-CDM модель, оперирующую понятиями темной энергии и темной материи. На сегодняшний день она дает наиболее реальное и простое объяснение ускоренного расширения Вселенной. На базе этой модели (без темной материи) со слагаемым Гаусса — Бонне физики РУДН смогли исследовать и найти примеры решений полученных математических уравнений, которые согласуются с экспериментальными данными.

Исследователи РУДН нашли существование множества решений уравнений, описывающих экспоненциальное расширение трехмерного подпространства (нашей Вселенной) и анизотропную динамику «внутреннего» (скрытого) подпространства. Для этого авторы использовали (n+1)-мерное пространство-время: оно содержит n пространственных и одно временное измерение. Также ученые ввели математические параметры: две размерные константы связи и «затравочный» лямбда-член многомерной теории — постоянные величины, которые создают физические параметры четырехмерной теории и описывают ускоренное расширение Вселенной.

В результате ученые РУДН свели задачу к алгебраическому уравнению четвертой степени. Изменяя глобальные параметры системы, они нашли все случаи существования вещественных корней этого уравнения. В частности, найдены ограничения на величину параметра лямбда, которые гарантируют существование решений.

Работа исследователей проходила в несколько этапов. Сначала ученые РУДН получили систему из трех уравнений четвертой степени в заданной математической модели. Потом они свели полученную систему к уравнению четвертой степени на безразмерный параметр. На втором этапе физики исследовали существование решений этого уравнения при различных значениях исходного лямбда-члена и отношения констант связи. На третьем этапе ученые посмотрели устойчивость полученных решений, используя результаты своих более ранних работ. Затем физики РУДН исследовали подкласс решений с достаточно малым значением вариации эффективной гравитационной постоянной — физической постоянной, определяющей силу гравитационного взаимодействия в нашем мире. Они доказали устойчивость решений из данного подкласса.

«С физической точки зрения, найдены многомерные космологические модели, в которых описывается ускоренное расширение 3-мерного подпространства и достаточно малое значение вариации эффективной гравитационной постоянной G, которое удовлетворяет современным наблюдательным ограничениям. В том числе оно удовлетворяет наиболее жестким ограничениям, которые получили наши коллеги из Пулковской обсерватории по совокупности эфемерид, то есть по наблюдениям движения небесных тел — например планет и спутников», — говорит Владимир Иващук, один из авторов работы, доктор физико-математических наук, профессор Учебно-научного института гравитации и космологии РУДН.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.