Всё, что мы знали о тёмной энергии — может оказаться неполным. Или вовсе ошибочным.
Она составляет почти 70% Вселенной, но никто никогда её не видел. Она расталкивает галактики, заставляя пространство расширяться быстрее и быстрее. И вот теперь отчёты международного партнерства DESI указывают на нечто странное: эта таинственная сила, возможно, слабеет. Будто у неё заканчивается топливо.
Астрономы проанализировали 15 миллионов галактик и квазаров. Вдумайтесь в эту цифру: 15 миллионов. Каждая — на расстоянии миллиардов световых лет. Охват данных в 11 миллиардов лет космической истории — почти всю жизнь нашего мира. И чем дальше учё ные заглядывали в прошлое, тем отчётливее
видели: раньше тёмная энергия была сильнее. Она не постоянна. Она меняется. «Мы не просто подтвердили ускорение расширения, — говорят космологи. — Мы заметили, как тормозит сам двигатель».
Что происходит со Вселенной?
Наш мозг не выносит противоречий. Ему нужна чёткая, завершённая картина: вот Большой взрыв, вот Вселенная расширяется, замедляется под действием гравитации, а потом вдруг, ни с того ни с сего, начинает делать это быстрее. И мы, как послушные ученики собственного сознания, придумали причину — тёмную энергию. Элегантное объяснение. Красивая гипотеза. Удобная математика.
Но реальность, как обычно, сложнее.
Эйнштейн называл квантовую запутанность «жутким дальнодействием» и до конца жизни сомневался, что природа способна на такую вольность. С тёмной энергией — похожая история. Эксперименты DESI впервые дали основания полагать: плотность этой энергии не является космологической постоянной. Она не застывшая характеристика вакуума. Она флуктуирует.
Космологическая постоянная, которую Эйнштейн ввёл в 1917 году, а потом называл своей «величайшей ошибкой», снова под ударом. Только теперь уже есть не теоретическое, а экспериментальное подтверждение. 11 миллиардов лет наблюдений
DESI — это не телескоп в привычном смысле. Не тот инструмент, в который смотрят в окуляр, мечтая о далёких мирах. DESI — это робот-археолог космоса. Аппарат установлен на 4-метровом телескопе Nicholas U. Mayall в обсерватории Китт-Пик, Аризона. Его сердце — 5000 оптоволоконных позиционеров. Каждый из них автономен: крошечный робот, который за миллисекунды наводится на цель, сверяя координаты со звёздными картами. Пять тысяч оптических «пальцев» одновременно собирают свет объектов, удалённых на миллиарды световых лет.
За три года, с 2019 по 2022, команда DESI создала крупнейшую на сегодня спектроскопическую карту Вселенной. 15 миллионов галактик. 15 миллионов квазаров и сверхновых. Не просто координаты на небе, а спектры — разложение света по длинам волн. Это позволяет измерить красное смещение, расстояние, возраст света, который дошёл до нас сегодня утром, хотя отправился в путь, когда на Земле ещё не было ни динозавров, ни даже кислородной атмосферы.
И когда физики сопоставили скорость расширения Вселенной в разные эпохи, от молодости, 11 миллиардов лет назад, до почти современности, проявился парадокс. Раньше считалось, что тёмная энергия — это космологическая постоянная. Неизменная характеристика вакуума. Что-то вроде невидимой пружины, которая растягивает пространство с фиксированной силой. Всегда одинаково. Всегда равномерно.
Но отчёты DESI говорят о другом: сила пружины ослабевает.
В молодой Вселенной тёмная энергия работала активнее. Она сильнее толкала галактики друг от друга. А потом — что-то изменилось. Невидимое топливо стало заканчиваться. Почему это важно?
Если тёмная энергия действительно эволюционирует, физикам придётся переписывать Стандартную модель. Той физики элементарных частиц, которую мы знаем и преподаём студентам, недостаточно, чтобы объяснить такое поведение.
— Возможно, это не космологическая постоянная, а динамическое поле, — предполагают исс ледователи. — В теоретической физике такие поля называют квинтэссенцией.
Квинтэссенция — пятая сущность, помимо земли, воды, воздуха и огня. У Аристотеля это была материя небес. У современных космологов — гипотетическое скалярное поле, которое пронизывает всё пространство, меняет свою плотность со временем и создаёт отрицательное давление.
Есть и другой вариант: гравитация работает иначе, чем мы думали.
Общая теория относительности блестяще описывает Солнечную систему. Она предсказала гравитационные волны, чёрные дыры, искривление света. Но на масштабах миллиардов световых лет — вдруг даёт сбой. Может быть, уравнения Эйнштейна требуют модификации? Может быть, не нужно никакой тёмной энергии, а нужно просто поправить закон тяготения на космологических дистанциях?
Физики называют такие теории модифицированной гравитацией — f(R), MOND и десятки других аббревиатур. Раньше они казались маргинальными. Сейчас их проверяют на данных DESI. Ответ изменит всё.
Что дальше?
Партнёрство DESI продолжает сбор данных. К концу 2026 года астрономы планируют проанализировать более 40 миллионов объектов — галактик, квазаров, сверхновых. Этого хватит, чтобы подтвердить или опровергнуть находку с пятью сигма — золотым стандартом достоверности в физике.
Параллельно готовится следующее поколение инструментов. Обсерватория имени Веры Рубин в Чили с 8-метровым телескопом и камерой на 3,2
гигапикселя. Космический телескоп «Евклид» Европейского космического агентства. Телескоп Нэнси Грейс Роман — наследник «Хаббла» и «Джеймса Уэбба». Мы впервые в истории создаём не просто карты звёздного неба, а карты эволюции самого пространства-времени.
История вопроса: как мы дошли до жизни такой
В 1998 году две независимые группы астрофизиков, одна под руководством Сола Перлмуттера, другая Брайана Шмидта и Адама Рисса, наблюдали сверхновые типа Ia. Это термоядерные взрывы белых карликов. Они обладают удивительным свойством: абсолютная яркость у них почти одинаковая. В этом случае можно, по видимой яркости можно точно определить расстояние.
Астрономы ожидали увидеть замедление расширения Вселенной. Гравитация должна тормозить разлёт галактик. Вместо этого они увидели ускорение. Сверхновые казались тусклее, чем должны были быть. Словно кто-то невидимый толкал их дальше, растягивая пространство быстрее расчётов. В 2011 году трое учёных получили Нобелевскую премию. А тёмная энергия — официальный статус величайшей загадки современной физики.
Тёмная сторона космоса
Когда говорят «тёмная энергия», часто путают её с тёмной материей. Это разные сущности.
Тёмная материя — это невидимое вещество, которое держит галактики вместе. Она не излучает, не поглощает, не отражает свет. Но у неё есть масса — в 5 раз больше, чем у обычной материи, из которой состоят звёзды, планеты и мы с вами.
Тёмная энергия — не вещество. У неё нет массы в привычном смысле. Это свойство самого пространства: пустота весит меньше нуля, она имеет отрицательное давление.
Обычная материя: 5% Вселенной.
Тёмная материя: 25% Вселенной.
Тёмная энергия: 70% Вселенной.
Мы не знаем, что есть 95% мироздания.
Альтернативные гипотезы
Не все физики готовы принять существование тёмной энергии как данность.
— Мы просто неправильно измеряем расстояния, — возражают скептики.
— Мы не учитываем пыль на пути света.
— Мы неверно калибруем сверхновые.
— Сами сверхновые в древней Вселенной взрывались иначе.
Расчеты данных DESI отвечают на эти возражения. Спектроскопия — это не фотография. Она позволяет измерить химический состав звёзд, температуру, плотность, возраст. DESI видит, что сверхновые миллиарды лет назад были такими же, как сегодня. Разница — не в них. Разница — в пространстве между ними и нами.
И всё же дискуссия продолжается. Это хорошо. Наука развивается через сомнение.
Тёмная энергия остаётся загадкой. На неё приходится 70% массы мироздания, но мы до сих пор не знаем, из чего она состоит. Возможно, через год DESI даст окончательный ответ. Или задаст новые вопросы — ещё более странные, чем прежде.
Наука так и работает. Каждое открытие не закрывает дверь, а открывает следующую. И чем дальше мы заглядываем, тем грандиознее становится неизведанное.
Делитесь своим мнением в комментариях. Каждый день мы публикуем новости науки. Наш канал новый, пожалуйста поддержите науку, подпишитесь на канал, жмите ➡, чтобы переслать друзьям и поставьте 👍. Здесь будет интересно и познавательно! 🧠⚡