Астрономы допустили, что темная энергия во Вселенной может меняться со временем

Международная коллаборация Dark Energy Survey огласила итог десятилетней работы, посвященной изучению природы загадочной темной энергии. Современная модель предполагает, что плотность этой величины во Вселенной неизменна, однако новое исследование показало, что она может меняться со временем, рассказали ученые на 243-й встрече Американского астрономического общества.

Астрономам уже давно известно о том, что Вселенная расширяется — еще примерно сто лет назад наблюдения показали, что чем дальше от нас находится галактика, тем быстрее она от нас удаляется. Подобно тому, как ниже кажется звук удаляющегося от наблюдателя поезда, на разлетание Вселенной указывает покраснение прилетающих от далеких галактик фотонов — так называемое красное смещение.

Однако четверть века назад астрономы выяснили, что Вселенная не просто расширяется, но расширяется ускоренно. Показать это они смогли при помощи наблюдений за вспышками особенных звезд, так называемыми сверхновыми типа 1a. Эти вспышки являются для астрономов «стандартными свечами»: энергетика их хорошо изучена, и яркость всех таких вспышек практически одинакова. Поэтому, сравнивая наблюдаемую яркость вспышек друг с другом, ученые могут довольно точно определять расстояние до них. За открытие ускоренного расширения Вселенной группе астрофизиков была присуждена Нобелевская премия по физике, а роль причины этого ускорения отвели загадочной субстанции — так называемой темной энергии, на долю которой приходится 70% Вселенной.

Темная энергия — это особое поле, которое, в отличие от темной материи, не образует сгустки, а пронизывает всю Вселенную и создает на объекты отрицательное давление, заставляя их разлетаться с ускорением. Одной из загадок космологии является вопрос о том, постоянна ли плотность темной энергии Вселенной, или она меняется со временем.

Современная стандартная космологическая модель (ΛCDM) предполагает ее постоянство и описывает эволюцию Вселенной, оперируя несколькими параметрами, такими как плотность обычной материи, тип материи и поведение темной энергии. Метод наблюдения за сверхновыми типа 1a позволяет наложить ограничения на два из этих параметров — плотность обычной материи и параметр w, определяющий постоянство или непостоянство плотности темной энергии.

Значение этого параметра w, равное -1, соответствует постоянству плотности темной энергии, которое предполагает модель (ΛCDM), и является причиной дискуссии среди космологов. Получению ответа на этот вопрос посвящена работа международной коллаборации Dark Energy Survey, результаты 10-летней работы которой были накануне представлены.

С помощью 4-метрового телескопа имени Виктора Бланко в Чили и машинного обучения были проанализированы характеристики 1499 вспышек сверхновых Iа («нобелевское» открытие 1998 года основывалось лишь на 52) из галактик с красным смещением 0.10 < z < 1.13, указано в статье, принятой к публикации в журнале Astrophysical Journal. Результаты исследования показали, что параметр w равен -0,8 с погрешностью +/- 0.18. «Учитывая данные телескопа Planck Европейского космического агентства, параметр w достигает значения -1 в пределах погрешности», — говорится в сообщении.

Близость значения -1 к доверительному интервалу измеренной величины позволила ученым удостовериться в неизменности плотности темной энергии, однако, пока сомнения в верности гипотезы остаются, их предполагается исключить с помощью дальнейшего анализа результатов и других наблюдений.

«w оказался дразняще далек от -1, но достаточно близок, чтобы соответствовать -1, — считает член коллаборации из Университета Квинсленда (Австралия). — Возможно, потребуется более сложная модель. В действительности темная энергия может меняться со временем».

«На первый взгляд, это не -1, на который мы рассчитывали, но наши результаты все еще сопоставимы с этой величиной в границах погрешности. Это означает, что мы не можем отказываться от стандартной космологической модели Вселенной. В то же время, это показывает, как увеличение объема данных, уменьшение погрешности оставляет все меньше пространства для маневра. Если новый, более крупный обзор значительно совпадет с нашими результатами, а не с -1, это приведет к новой восхитительной и экзотической физике», — считает другой член коллаборации Ор Граур из Университета Портсмута.