Как мы знаем, темная энергия, пожалуй, является одной из самой непонятной космической энергией, а также очень малоизученной. Но в последнее время появляется все больше информации о том, почему эта модель вполне может быть несостоятельной.
Об этом.
Модель ΛCDM опирается на несколько весьма необычных концепций, таких как космическая инфляция, темная материя и, конечно же, темная энергия. Последняя, пожалуй, вызывает наибольшее недоумение у физиков-теоретиков. Самое простое объяснение темной энергии — это космологическая константа, некая «антигравитация», заставляющая Вселенную расширяться с ускорением. Но вот незадача: такая константа порождает парадокс, который разрушает фундаментальные принципы физики, в том числе симметрию и размерный анализ.
Некоторые ученые пытаются обойти эту проблему, предлагая антропные или ландшафтные объяснения. Но, честно говоря, они больше напоминают «волшебную палочку», чем научное решение. Все усложняется еще и тем, что недавние наблюдения инструмента DESI намекают на существование динамической темной энергии (DDE) — гипотетической субстанции, свойства которой меняются со временем.
омимо таинственной темной энергии, есть еще пара моментов, которые не дают покоя ученым. Один из них — это так называемое «хаббловское напряжение», разница между прямыми и косвенными измерениями постоянной Хаббла (скорости расширения Вселенной). Другая важная проблема — это расхождение между прямыми и косвенными методами измерения роста крупномасштабных структур Вселенной, которое проявляется в разнице значений амплитуды флуктуаций массы (σ8).
Эти расхождения проявляются в разных наборах данных с низкой красным смещением, таких как подсчет скоплений, измерения слабого гравитационного линзирования, перекрестная корреляция с линзированием CMB, и при анализе распределения галактик. Конечно, есть и некоторые отклонения от общей картины, но в целом проблема остается. Все это наводит на мысль: а не кроется ли за этими «несостыковками» какая-то более фундаментальная причина?
В поисках ответа на эти вопросы группа ученых провела новый анализ данных о скоплении галактик, полученных в рамках проекта BOSS. Они изучили комбинацию спектра мощности и биспектра, барионные акустические осцилляции (BAO) и перекрестные корреляции с гравитационным линзированием космического микроволнового фона (CMB) от спутника Planck.
И вот что оказалось: при предположении модели ΛCDM, было выявлено подавление структуры на низких красных смещениях относительно модели, согласованной с Planck. Это подавление наблюдается на уровне 4,5σ. Когда исследователи решили учесть в модели DDE, то получили неожиданный результат. Данные BOSS, объединенные с наблюдениями DESI BAO и сверхновыми типа Ia, конкурентоспособны с данными CMB, но при этом DDE не дает никаких преимуществ для объяснения подавления структуры.
Выходит, что ни DDE, ни космологическая константа не могут объяснить это странное поведение галактик. И самое интересное, что постоянная Хаббла, вычисленная в анализе с DDE, соответствует данным Planck, но не значениям, полученным с помощью цефеид. Похоже, что разные наборы данных «тянут» космологические параметры в разные стороны.
Это исследование подтверждает, что разница в измерениях σ8 существует и ее не объяснить простыми поправками в рамках стандартной модели. Ученые выдвигают несколько версий: либо в данных есть какие-то систематические ошибки, либо нам нужны новые модели для восстановления космологического соответствия.
Возможно, ключ к пониманию происходящего кроется в физике, которую мы пока не учитываем: массивные нейтрино, ультралегкие аксионы, взаимодействие между барионной и темной материей и многое другое. Кроме того, необходимо более тщательно изучить влияние систематических эффектов на данные о галактиках и CMB.
Источник: