Модифицированная гравитация может имитировать тёмную материю — и выдать себя на сверхбольших масштабах

Современная космология базируется на модели ΛCDM, согласно которой почти 85% всей массы во Вселенной приходится на гипотетическую тёмную материю. Именно она считается «каркасом», удерживающим галактики и определяющим развитие крупномасштабных структур. Тем не менее, десятилетия поисков не привели к обнаружению частиц тёмной материи в лабораториях. Это вынуждает ученых искать альтернативные объяснения, где проблема заключается не в скрытом веществе, а в самих принципах гравитационного взаимодействия.

Теория MOG: альтернатива стандартной модели

Одной из перспективных альтернатив является теория STVG (или MOG — модифицированная гравитация). В этой концепции сила тяготения корректируется в зависимости от масштаба системы. Гравитация здесь усиливается на больших дистанциях, оставаясь при этом близкой к ньютоновской на малых расстояниях. Это позволяет галактикам и их скоплениям демонстрировать динамику, характерную для наличия дополнительной массы, даже если на деле её не существует.

Исследователи продемонстрировали, что MOG способна воспроизвести практически все ключевые достижения стандартной модели. Кривые вращения галактик, эффекты гравитационного линзирования, поведение скоплений и даже спектр реликтового излучения в рамках данной теории практически идентичны тем, что дает ΛCDM. Математически усиленная гравитация в этой модели успешно замещает вклад тёмной материи.

В итоге возникает эффект наблюдательной дегенерации: текущие космологические данные не позволяют однозначно определить, что именно мы видим — присутствие реальной тёмной материи или влияние модифицированной гравитации. Параметры распределения вещества и динамика возмущений плотности в обеих моделях практически совпадают, что делает их трудноразличимыми для современных телескопов.

Акустические осцилляции и вопрос масштаба

Ученые уделили особое внимание барионным акустическим осцилляциям — характерным флуктуациям в распределении галактик. В классической модели их форма интерпретируется как результат влияния тёмной материи. Однако в MOG аналогичное сглаживание достигается естественным образом из-за масштабируемости гравитационных сил, что делает наблюдаемый спектр материи «универсальным» для обеих теорий.

Решающий тест: сверхбольшие расстояния

Различия между моделями проявляются только на сверхгигантских масштабах, достигающих миллиардов световых лет. В ΛCDM гравитационный потенциал на таких расстояниях быстро затухает, поэтому масштабные движения материи должны быть выражены слабо. Напротив, MOG предполагает сохранение усиленной гравитации, что порождает заметные ускорения даже в масштабах гигапарсеков.

Анизотропия и будущее космологии

Именно в этом режиме авторы видят ключ к проверке теории. Недавние обзоры квазаров и радиогалактик выявили дипольные анизотропии, превышающие предсказания ΛCDM и указывающие на существование крупных коллективных потоков галактик. Кроме того, данные проекта DESI, связанные с напряжением S8 (несоответствием амплитуды кластеризации материи), также лучше вписываются в концепцию MOG.

Авторы исследования подчеркивают, что пока не призывают к полному отказу от гипотезы тёмной материи. Тем не менее, полученные результаты доказывают, что имеющиеся данные не являются окончательным подтверждением её физического существования. Вероятно, окончательный ответ дадут будущие замеры крупномасштабной анизотропии Вселенной, которые покажут, имеем ли мы дело с новой материей или с закономерностями гравитации, которые мы пока не учитывали.