В 1964 году двое учёных из Bell Labs - Арно Пензиас и Роберт Уилсон - никак не могли избавиться от странного фонового шума в своей радиоантенне. Они грешили на всё подряд: на нью-йоркских голубей (буквально - очищали антенну от помёта), на помехи от города, на неисправность оборудования. Шум не исчезал. Он приходил равномерно со всех направлений, в любое время суток, в любое время года. Это был не шум, а послесвечение первых 380 000 лет существования Вселенной.
Реликтовое излучение - или по-английски Cosmic Microwave Background, CMB - фотоны, которые летят к нам с того момента, когда молодая Вселенная впервые остыла достаточно, чтобы атомы смогли сформироваться и удержать электроны. До этого Вселенная была непрозрачной плазмой - свет в ней немедленно рассеивался. Потом - раз, и стала прозрачной. Этот свет до сих пор пронизывает всё пространство. Температура его сегодня - минус 270 градусов Цельсия, чуть выше абсолютного нуля. Равномерный, тихий, всюду.
Пензиас и Уилсон получили за это открытие Нобелевскую премию в 1978 году. С тех пор CMB стало главным рабочим инструментом космологии.
Почему именно это излучение? Логика такая. Если хочешь знать, из чего состоит Вселенная и как она устроена - смотри не на то, что видишь, а на самую раннюю запись о ней. CMB - это именно такая запись. Карта того, каким было распределение вещества и энергии почти в самом начале. Крошечные флуктуации температуры на этой карте - разница в стотысячные доли градуса - это будущие галактики, скопления, нити крупномасштабной структуры Вселенной.
Но CMB рассказывает не только о том, что было видно. Оно рассказывает и о том, чего не было видно. Тёмная материя - вещество, которое не излучает, не поглощает и не отражает свет - всё равно оставляет следы в CMB. Потому что гравитационно влияет на плазму ранней Вселенной. Это влияние закодировано в характерных акустических пиках - осцилляциях на спектре реликтового излучения, похожих на стоячие звуковые волны. По соотношению высот этих пиков можно рассчитать, сколько обычного вещества было в ранней Вселенной, сколько тёмного - и каково полное содержание тёмной энергии.
Собственно, именно из CMB мы знаем главные цифры. Обычная материя - атомы, молекулы, звёзды, планеты, мы с вами - составляет около 5% энергетического содержимого Вселенной. Тёмная материя - около 27%. Тёмная энергия - примерно 68%. На то, что мы умеем непосредственно видеть и щупать, приходится один атом из двадцати. Остальное - мы не знаем что.
Это само по себе было бы занятно. Но в последние несколько лет стало интереснее.
ПЛАНК, АТАКАМА И ОЧКИ, КОТОРЫЕ НАКОНЕЦ ПРОТЁРЛИ
Европейский космический аппарат Planck работал с 2009 по 2013 год и составил карту CMB с беспрецедентной точностью. Его данные стали фундаментом стандартной космологической модели - ΛCDM (лямбда - символ тёмной энергии как космологической константы, CDM - холодная тёмная материя). Модель работала хорошо. Почти идеально.
Почти.
В 2025 году завершил работу другой инструмент - наземный телескоп ACT (Atacama Cosmology Telescope), стоящий в чилийской пустыне на высоте пяти километров над уровнем моря. Двадцать лет работы. Финальный релиз данных вышел в марте 2025 года - три большие статьи на arxiv в один день.
Новые поляризационные карты CMB от ACT дополняют температурные карты Planck, но с существенно более высоким разрешением. Как описала это один из участников коллаборации - астрофизик Эрминия Калабрезе из Кардиффского университета: «Это как если бы вы наконец протёрли очки».
ACT измерял угловые спектры мощности CMB на площади 10 000 квадратных градусов неба - в температурном (TT), поперечном (TE) и поляризационном (EE) режимах - вплоть до угловых масштабов в единицы угловых минут. Уровень белого шума в поляризационных измерениях оказался втрое ниже, чем у Planck.
Это не просто лучшие картинки. Это независимое подтверждение - или опровержение - всего того, что Planck намерял двенадцать лет назад. Два разных инструмента, разные технологии, разные команды.
Данные ACT подтвердили: тёмная материя ведёт себя как коллизионно-свободный компонент, лишь малая её доля допустима в виде аксионоподобных частиц. Тёмная энергия согласуется с космологической константой - уравнение состояния w = -0,986 ± 0,025.
Звучит как хорошая новость. Старая модель подтвердилась. Но одновременно ACT сделал нечто другое - заострил проблему, которую хотелось бы списать на погрешности.
НАПРЯЖЕНИЕ ХАББЛА: ГОЛОВНАЯ БОЛЬ, КОТОРАЯ НИКУДА НЕ УШЛА
Постоянная Хаббла - это скорость расширения Вселенной. Казалось бы, её можно измерить. Но вот незадача: её можно измерить двумя принципиально разными способами, и они дают разные ответы.
Первый способ - ранняя Вселенная. Берём CMB, строим модель, экстраполируем. ACT совместно с данными Planck и барионными акустическими осцилляциями от DESI даёт значение постоянной Хаббла H₀ = 68,22 ± 0,36 км/с на мегапарсек.
Второй способ - поздняя Вселенная. Берём цефеиды, сверхновые, другие «стандартные свечи» - объекты с известной яркостью, по которым можно строить расстояния. Ответ получается около 73 км/с на мегапарсек.
Между двумя значениями - пропасть шириной около 5 единиц. Это может казаться немного - разница в 8%. Но в единицах статистической достоверности это более 6 стандартных отклонений. К 2025 году это расхождение превысило 6σ - и, по итогам конференции «Tensions in Cosmology 2025» в Корфу, стало устойчивее, чем когда-либо, благодаря новым данным от DESI, JWST, ACT и других инструментов.
ACT в своём финальном релизе прямо подтвердил: значение постоянной Хаббла, полученное из CMB, согласуется с Planck - причём как из температурных данных, так и из поляризационных. Это делает Хаббловское расхождение ещё более надёжным.
Грубо говоря: две независимые группы учёных, два инструмента, два способа обработки данных - и оба говорят одно и то же. Ранняя Вселенная разгоняется с другой скоростью, чем поздняя. Либо одна из измерительных цепочек где-то ошибается. Либо в ΛCDM чего-то не хватает.
ACT DR6 показал: модели, предложенные для увеличения значения постоянной Хаббла или уменьшения амплитуды флуктуаций плотности вещества, данными не поддерживаются. Это радикально сужает пространство возможных решений.
Как заметил один из участников коллаборации - это значит «убирать мусор: сужать реальные пути и перестать тратить энергию на то, что очевидно не работает».
DESI: ТЁМНАЯ ЭНЕРГИЯ, КОТОРАЯ, ВОЗМОЖНО, МЕНЯЕТСЯ
Параллельно с ACT в последние два года накапливались данные другого проекта - DESI, Dark Energy Spectroscopic Instrument. Это огромный спектрограф в Аризоне, картирующий трёхмерное распределение галактик. Его инструмент - барионные акустические осцилляции (BAO): те же акустические волны в ранней Вселенной, отпечаток которых остался в распределении галактик как стандартная линейка расстояний.
В 2024 году вышел первый годовой релиз DESI, в 2025 - второй. Данные DESI по BAO от более чем 6 миллионов внегалактических объектов в диапазоне красных смещений от 0,1 до 4,2 дают значение плотности вещества Ω_m = 0,295 ± 0,015, согласующееся со стандартной плоской моделью ΛCDM.
Но когда DESI начал проверять не просто количество тёмной энергии, а её природу - вопрос встал острее. Стандартная модель предполагает, что тёмная энергия - это просто космологическая константа λ, постоянное давление вакуума, одинаковое в любой точке пространства и в любой момент времени. Её уравнение состояния w = -1 не меняется.
Но данные DESI намекают, что меняется. Комбинация данных DESI DR2 с CMB от Planck и ACT, а также с наблюдениями сверхновых, демонстрирует значимые отклонения от стандартной модели в пользу динамической тёмной энергии - чьё уравнение состояния меняется со временем.
Второй релиз данных DESI отвергает гипотезу космологической константы на уровне 2,8σ, 3,8σ и 4,2σ - в зависимости от того, какой набор данных по сверхновым используется. 4,2 сигма - это уже серьёзно. В физике элементарных частиц открытием считается 5 сигма. Здесь чуть меньше - но направление движения задаёт.
Попробуем сложить картину воедино. С одной стороны, стандартная модель ΛCDM работает поразительно хорошо. Два независимых телескопа - Planck и ACT - измерили одно и то же с точностью до долей процента. Основные параметры согласуются. Тёмная материя ведёт себя именно так, как предсказано: холодная, безударная, невидимая, гравитационно влиятельная. Тёмная энергия есть и её примерно 68%.
С другой стороны, в этой прекрасно работающей модели три крупные трещины. Первая - напряжение Хаббла. Ранняя и поздняя Вселенная дают разные скорости расширения, и разрыв не уменьшается, а растёт с каждым годом. ACT подтвердил: это не артефакт Planck. Проблема реальная.
Вторая - намёк на динамическую тёмную энергию. DESI два раза подряд выдаёт сигнал о том, что тёмная энергия - не константа. Возможно, она меняется. Возможно, Вселенная в далёком будущем схлопнется обратно, а не будет расширяться вечно. Пока уровень достоверности не дотягивает до открытия, но движется в эту сторону.
Третья - природа тёмной материи. Мы знаем, сколько её. Мы знаем, как она себя ведёт гравитационно. Мы не знаем, что она такое. ACT DR6 уточнил: она точно не взаимодействует с барионным веществом через удары, она не может быть в значительной доле аксионами лёгкими. Поле кандидатов сужается. Но прямого детектирования - поимки частицы тёмной материи в земном детекторе - по-прежнему нет.
Здесь легко упасть в риторику «это меняет всё». Удержимся. Практических применений у этих открытий пока нет, если говорить о ближайших десятилетиях. Знание точного уравнения состояния тёмной энергии не поможет построить более быстрый самолёт или вылечить болезнь. Это фундаментальная физика в чистом виде - понимание того, как устроен мир на самом глубоком уровне.
Но история науки показывает: именно такие открытия через поколение становятся основой технологий, которые сегодня невозможно представить. Квантовая механика начиналась как абстрактная математика про атомы - и в итоге дала транзисторы, лазеры, МРТ. Общая теория относительности - поправки для GPS. Там же - за этими данными о тёмной материи - может лежать физика, которая когда-нибудь изменит то, как мы понимаем пространство, время и гравитацию.
Есть и более непосредственная ценность. Когда модель трещит по швам - когда два независимых инструмента измеряют одно и то же и всё равно получают несовпадение с другими наблюдениями - это сигнал: мы у края карты. Дальше terra incognita.
Следующий шаг - телескоп Simons Observatory, который строится в той же чилийской пустыне и начнёт полноценную работу во второй половине десятилетия. Потом - CMB-S4, масштабный международный проект с тысячами детекторов. Там точность измерений вырастет ещё в разы. Там, возможно, Хаббловское напряжение либо разрешится, либо потребует совсем нового словаря.
Пензиас и Уилсон в 1964 году думали, что имеют дело с помехами. Почистили антенну. Шум остался. Сейчас учёные смотрят на карту этого «шума» с разрешением в угловые минуты, считают акустические пики с точностью до долей процента, и в этих цифрах читают историю 14 миллиардов лет. Находят несовпадения в шестом знаке после запятой - и понимают, что там может быть спрятана новая физика.
Наука работает именно так. Сначала - загадочный шум. Потом - карта. Потом - трещины в карте. Потом - новая карта.
СЛЕДУЙТЕ ЗА БЕЛЫМ КРОЛИКОМ!
Ваш М.