В течение десятилетий космологическая модель ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter) была краеугольным камнем нашего понимания структуры и эволюции Вселенной. Согласно этой модели, 95 % космоса состоит из темной материи (25 %) и темной энергии (70 %), и только 5 % приходится на обычную материю, из которой состоят звезды, планеты и галактики.
Однако два недавних исследования Dark Energy Survey (DES) и Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) свидетельствуют о том, что темная энергия может быть не константой, а скорее развивающейся во времени сущностью, что может стать сигналом к смене парадигмы в космологии.
В рамках международного сотрудничества Dark Energy Survey, возглавляемого Фермилабом Министерства энергетики США, был проведен анализ шестилетних данных, собранных с помощью камеры Dark Energy Camera (DECam), установленной на 4-метровом телескопе Blanco в Чили. Используя такие методы, как измерения сверхновых типа Ia и барионных акустических осцилляций (БАО), ученые проследили историю космического расширения с беспрецедентной точностью.
Один из самых поразительных выводов был сделан на основе анализа БАО. Эти колебания, выступающие в качестве космической линейки для измерения расширения Вселенной, показали, что масштаб БАО на 4 % меньше, чем предсказывает модель ΛCDM. Данные о сверхновых типа Ia также подтверждают эту тенденцию, что говорит о том, что темная энергия может меняться с течением времени.
Сантьяго Авила, исследователь из CIEMAT в Испании и ведущий аналитик БАО в DES, отмечает, что эти результаты ставят под сомнение предположение о том, что темная энергия сохраняла постоянную плотность на протяжении всей космической истории. Если эти данные верны, то это означает, что нам необходим глубокий пересмотр стандартной космологической модели, утверждает Авила.
В то же время недавние данные, полученные в ходе эксперимента Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), проводимого Национальной лабораторией Лоуренса Беркли и установленного на 4-метровом телескопе Mayall в Аризоне, позволили получить результаты, которые подтверждают аномалии, обнаруженные DES. Используя самую большую на сегодняшний день трехмерную карту Вселенной, DESI проследил влияние темной энергии за последние 11 миллиардов лет, выявив закономерности, которые могут указывать на изменение ее интенсивности с течением времени.
Объединенные результаты DESI, а также измерения космического микроволнового фона (CMB), слабое гравитационное линзирование и наблюдения за сверхновыми, показывают диапазон достоверности от 2,8 до 4,2 сигма в пользу того, что темная энергия не является постоянной. Хотя это и не достигает порога в 5 сигм, необходимого для окончательного подтверждения, согласованность этих результатов с другими исследованиями говорит о том, что мы, возможно, находимся на пороге крупного открытия.
"Вселенная продолжает удивлять нас", — говорит Арджун Дей, научный сотрудник проекта DESI в лаборатории NOIRLab. Если эти выводы подтвердятся в ходе будущих наблюдений, мы можем оказаться на пороге революции в нашем понимании космоса.
Если темная энергия эволюционирует с течением времени, ее влияние на космологию будет огромным. Это будет означать, что космологическую константу Эйнштейна, которая долгое время считалась универсальной константой, придется изменить или даже заменить новой теорией. Это может открыть дорогу динамическим моделям, таким как теория квинтэссенции, которая предполагает наличие энергетического поля, зависящего от времени.
Ближайшие годы станут решающими в подтверждении этих наблюдений. DES и DESI продолжат сбор данных, а будущие эксперименты, такие как телескоп Euclid Европейского космического агентства и обсерватория Vera C. Rubin, могут предоставить дополнительные доказательства истинной природы темной энергии. По словам Майкла Леви, директора DESI, полученные результаты дают благодатную почву для теоретиков, которые теперь должны пересмотреть существующие модели и предложить новые объяснения.
С появлением возможности того, что темная энергия не является постоянной, космология столкнулась с потенциальной сменой парадигмы. Научное сообщество с нетерпением ждет окончательных анализов от DES и DESI, поскольку они могут пересмотреть наше понимание истории и будущего космоса.