Новые данные указывают на то, что тёмная энергия со временем ослабевает. Если это так, то это означает, что наши самые надёжные космологические модели могут быть ошибочными.
Построив самую большую на сегодняшний день трёхмерную карту Вселенной, астрономы, работающие над спектроскопическим инструментом для изучения тёмной энергии (DESI), обнаружили признаки того, что тёмная энергия ослабевает. Если это так, то это означает, что тёмная энергия не является постоянной величиной и что наши самые надёжные космологические модели могут быть ошибочными.
В 1998 году астрономический мир перевернулся с ног на голову, когда астрономы обнаружили, что скорость расширения Вселенной, по-видимому, ускоряется. Обычно астрономы объясняют это загадочным явлением, известным как тёмная энергия, которая действует как своего рода антигравитация. Важно отметить, что её сила традиционно считается постоянной и часто ассоциируется с космологической постоянной (Λ), которую Эйнштейн пытался исключить из своих уравнений относительности.
В ранней Вселенной, когда всё было близко друг к другу, гравитация могла преобладать над тёмной энергией. Затем, по мере расширения пространства, гравитационное притяжение между галактиками и их гало из тёмной материи ослабевало. Но в то время как это притяжение ослабевает с расстоянием, постоянная тёмная энергия продолжает оказывать такое же отталкивающее воздействие. Таким образом, около 5 миллиардов лет назад притяжение гравитации ослабло по сравнению с силой тёмной энергии, и расширение Вселенной начало ускоряться.
По крайней мере, мы так думали. Теперь новые данные, полученные с помощью DESI, ставят всё это под сомнение. DESI, расположенный в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне, — это невероятно мощный инструмент, способный одновременно наблюдать за 5000 галактик. В этом новом выпуске данных астрономы проанализировали результаты трёхлетних наблюдений, охватывающих 15 миллионов галактик и квазаров. Результаты работы команды опубликованы в серии статей, размещённых на сервере астрономии arXiv.
Сами по себе новые данные DESI полностью согласуются с нашими стандартными космологическими моделями, включая космологическую постоянную. Только когда эти данные объединяются с другими наблюдениями, всё становится интересным. Добавьте к этому наблюдения за космическим микроволновым фоном (послесвечением Большого взрыва), гравитационным линзированием и далёкими сверхновыми, и внезапно окажется, что самый простой способ связать все эти данные воедино — предположить, что тёмная энергия в конце концов не постоянна, а ослабевает.
«То, что мы видим, очень интригует, — говорит Алекси Лео-Харнетт, один из представителей DESI (Калифорнийский университет, Санта-Круз). — Захватывающе думать, что мы можем быть на пороге крупного открытия, касающегося тёмной энергии и фундаментальной природы нашей Вселенной».
Это не первый намёк DESI на то, что у нашей ведущей космологической модели есть проблемы. Первые данные, полученные в рамках проекта в 2024 году, указывали на то, что тёмная энергия может быть динамической, а не постоянной. Этот новый набор данных более чем в два раза больше и ещё больше укрепляет эту идею. А только что опубликованные результаты на Глобальном физическом саммите Американского физического общества в Калифорнии, полученные в рамках одноимённого, но независимого исследования тёмной энергии (DES), также указывают на отталкивающую силу, которая меняется со временем.
Однако это всё ещё далеко не однозначный случай. «Значимость утверждения о том, что тёмная энергия динамична, всё ещё невелика, — говорит Энди Тейлор (Королевская обсерватория в Эдинбурге, Великобритания), который не участвовал в исследовании. — Всё ещё возможно, что расхождение — это статистическая случайность, или в данных всё ещё может быть какая-то погрешность, влияющая на результаты».
Тем не менее, если будущие данные подтвердят эти выводы, это станет выдающимся прорывом. «Это был бы чрезвычайно значимый результат, достойный Нобелевской премии сам по себе», — говорит Тейлор. Хенк Хукстра (Лейденский университет, Нидерланды), также не участвовавший в исследовании, согласен с этим. «Если эти выводы подтвердятся, это станет настоящей революцией — возможно, более важным открытием, чем ускоряющееся расширение», — говорит он.
Если бы тёмная энергия продолжала набирать силу, то примерно через 22 миллиарда лет «Большой разрыв» мог бы разорвать на части все структуры во Вселенной. В свете этих новых результатов такая вероятность кажется чуть меньшей. «Какова бы ни была природа тёмной энергии, она будет определять будущее нашей Вселенной, — говорит директор DESI Майкл Леви (Лаборатория Беркли). — Довольно удивительно, что мы можем смотреть в небо с помощью наших телескопов и пытаться ответить на один из самых важных вопросов, которые когда-либо задавало человечество».