Физики МГУ описали Вселенную с помощью стабильных решений типа «отскока»

Международный коллектив ученых во главе с физиками МГУ имени М.В.Ломоносова предпринял попытку классически описать эволюцию Вселенной в рамках модели, в которой параметр Хаббла не является монотонно убывающей функцией, как предполагалось ранее. Статья опубликована в журнале Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

«Главный результат работы — построение стабильных решений типа "отскока" в моделях с неминимально связанным скалярным полем, обладающих немонотонным поведением параметра Хаббла», — говорит главный автор статьи, старший научный сотрудник отдела теоретической физики высоких энергий Научно-исследовательского института ядерной физики имени Д.В. Скобельцына (НИИЯФ) МГУ, доктор физико-математических наук Сергей Вернов.

Глобальную эволюцию наблюдаемой Вселенной, согласно современным представлениям, можно разделить на четыре эпохи: инфляция, эпоха доминирования радиации, эпоха доминирования материи и современная эпоха доминирования темной энергии. Все эти эпохи можно описать с помощью моделей общей теории относительности с минимально связанными скалярными полями, поскольку предположение, что параметр Хаббла является монотонно убывающей функцией, не противоречит данным наблюдений.

«В таком типе моделей присутствует начальный период эволюции Вселенной с энергиями выше масштаба Планка, который должен быть описан с помощью квантовой гравитации. Иными словами, классическая эволюция включает в себя изначальную особенность. Одна из интересных задач теоретической космологии — проверить возможность описания всей эволюции Вселенной классически и без особенностей. Космологической сингулярности удается избежать в моделях модифицированной гравитации», — утверждает Сергей Вернов.

Решения типа «отскока» описывают Вселенную, плавно переходящую от периода сокращения к периоду расширения, и характеризуются растущим параметром Хаббла. Цель работы состояла в построении стабильных решений с немонотонным поведением параметра Хаббла, вначале растущим, а потом убывающим. Такие решения и были получены.

В работе использовались методы теории динамических систем и анализа стабильности. Авторы из МГУ имени М.В. Ломоносова внесли основной вклад в работу.

«Было бы очень интересно построить космологическую модель со стандартным скалярным полем, неминимально взаимодействующим с гравитацией, обладающую решением типа «отскока», которое подходит для инфляционного сценария. Полученные в этой работе результаты можно рассматривать как шаг в этом направлении. Мы планируем рассмотреть возможность построения такого решения в будущих публикациях», — рассказывает о планах Сергей Вернов.