Учёные обнаружили признаки изменчивости тёмной энергии

Представления о тёмной энергии, загадочной силе, ускоряющей расширение Вселенной, могут в ближайшем будущем кардинально измениться. Результаты, опубликованные 19 марта в двух масштабных научных проектах,  — Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) и Dark Energy Survey (DES) — свидетельствуют о том, что тёмная энергия, возможно, не является постоянной величиной, как считалось ранее.

С 1998 года астрономы полагали, что тёмная энергия представляет собой неизменную космологическую константу — фундаментальное свойство самого пространства. Эта гипотеза была включена в стандартную космологическую модель после наблюдений за сверхновыми звёздами, показавшими ускоренное расширение Вселенной вопреки ожиданиям учёных о его замедлении под действием гравитации. Однако анализ данных проекта DESI, охватившего почти 15 миллионов галактик и квазаров, выявил первые признаки отклонения от предсказаний стандартной модели.

"Когда начинался эксперимент, все ожидали точного подтверждения космологической константы, но мы неожиданно зафиксировали признаки отклонения", — отметила Стефани Джуно из американской лаборатории NOIRLab, участница проекта DESI.

Особенно важно, что параллельно команда DES, используя другие методы исследования, обнаружила похожие аномалии. Статистическая значимость полученных результатов достигла уровня 4,2 сигма, что означает вероятность ошибки менее одного на миллион. Для официального признания открытия в физике требуется порог в 5 сигма, поэтому исследователи продолжают сбор и анализ данных.

Идея об изменчивой природе тёмной энергии может решить одну из самых сложных проблем современной физики — колоссальное расхождение между теоретическими расчётами энергии вакуума и реальными астрономическими наблюдениями. По теоретическим предсказаниям квантовой физики, энергия вакуума должна быть примерно в 10⁴⁰ раз больше наблюдаемой силы тёмной энергии — этот разрыв давно считается одной из наиболее "постыдных" загадок в науке.

Если тёмная энергия действительно меняется со временем, это может кардинально повлиять на представления о будущем Вселенной. Постоянная тёмная энергия предполагает бесконечное ускорение расширения с последующей "тепловой смертью" Вселенной в далёком будущем. Динамическая же модель открывает различные сценарии — от замедления расширения до его катастрофического ускорения, которое может привести к "Большому разрыву", когда распадутся не только галактики и звёзды, но даже атомы.

Мустафа Ишак-Бушаки, астрофизик из Техасского университета, подчеркнул важность того, что свидетельства изменчивости тёмной энергии поступают из разных независимых источников: "С данными DESI мы словно увидели свет в конце туннеля. Есть надежда, что это не константа, а нечто другое. Мы пока не знаем, что именно, но теперь у нас есть возможность это выяснить".

Несмотря на перспективность новых данных, учёные призывают к осторожности в интерпретациях. "Мы не собираемся хоронить стандартную модель Вселенной, — отмечает Джесси Мьюир, космолог из Университета Цинциннати и участница проекта DES. — Это очень интересное направление, которое требует дополнительной проверки".

Проект DESI продолжит работу до 2026 года с целью составления карты 50 миллионов космических объектов. Одновременно запускаются новые исследовательские инструменты — обзор LSST обсерватории Веры Рубин и космический телескоп Нэнси Грейс Роман, которые помогут получить дополнительные данные о структуре пространства-времени и природе тёмной энергии.

Если гипотеза о динамической природе тёмной энергии подтвердится, физикам предстоит разработать новые теоретические модели — от модифицированной теории гравитации до динамических энергетических полей, эволюционирующих со временем. Это может стать одним из наиболее значительных изменений в понимании фундаментальных свойств Вселенной за последние десятилетия.