Тысячи роботов-сенсоров обнаружили ослабление тёмной энергии Вселенной

Прошлой весной группа из почти тысячи космологов заявила, что тёмная энергия — загадочный фактор, ускоряющий расширение Вселенной — может ослабевать . Это был сенсационный, но пока предварительный вывод, основанный на изучении движения миллионов галактик. Теперь, проанализировав вдвое больше данных, учёные пришли к ещё более уверенным результатам: тёмная энергия действительно теряет силу.

«Мы гораздо более уверены, чем в прошлом году, что это реально», — заявил Сешадри Надатур, член коллаборации Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), ответственной за новое исследование.

Эти выводы, представленные на Global Physics Summit в Анахайме, Калифорния, подтверждаются независимыми результатами ещё одной группы учёных — Dark Energy Survey (DES), состоящей из 400 космологов. Ранее в этом месяце они опубликовали данные , указывающие на изменения в тёмной энергии.

Если дальнейшие наблюдения подтвердят эти выводы, это радикально изменит представление космологов о будущем Вселенной. Если тёмная энергия неизменна, она приведёт к бесконечному расширению, разрывающему всё сущее на отдельные частицы. Но если её свойства меняются, возможны иные сценарии, включая постепенное замедление расширения или даже его смену на сжатие.

Слабнущая тёмная энергия может указывать на что-то принципиально новое в устройстве мира. По современным представлениям, она связана с вакуумной энергией пространства, которая должна оставаться неизменной. Если же её характеристики меняются, это может означать существование новых частиц или даже необходимость пересмотра общей теории относительности. Возможно, учёным предстоит выйти на новую фундаментальную физическую теорию .

Тёмную энергию впервые обнаружили в 1990-х годах, наблюдая удаляющиеся сверхновые. Они оказались дальше, чем ожидалось, что указывало на ускоряющееся расширение Вселенной. Это соответствовало предсказаниям общей теории относительности: в ней присутствует так называемая космологическая постоянная, создающая отталкивающую силу. Однако современные наблюдения ставят под сомнение её неизменность.

Проекты DESI и DES изучают миллионы галактик, позволяя с высокой точностью проверять, является ли тёмная энергия действительно постоянной или всё же изменяется.

DESI особенно выделяется своими возможностями. Его телескоп на вершине Китт-Пик в Аризоне оснащён тысячами роботов с оптоволоконными сенсорами, фиксирующими свет далёких галактик. За первый год работы он наблюдал за шестью миллионами галактик, измеряя их скорость удаления от Земли. Теперь обработаны данные за три года, охватывающие 15 миллионов галактик. Анализ этих данных показал, что за последние миллиарды лет плотность тёмной энергии менялась.

Учёные изначально осторожно относились к результатам, но с каждым этапом анализа признаки изменения тёмной энергии оставались. Когда в декабре 2024 года на встрече DESI в Канкуне команда представила окончательные графики, сомнения сменились восторгом.

Сравнение новых данных с другими космологическими наблюдениями, такими как положение сверхновых и космическое микроволновое фоновое излучение, даёт ещё больше аргументов в пользу изменчивости тёмной энергии. Вероятность того, что стандартная космологическая модель ΛCDM верна, снизилась до 1 шанса из 30 000 — это примерно так же маловероятно, как 15 раз подряд подбросить монету и получить «орла».

Результаты DESI также согласуются с независимыми выводами команды DES. Их телескоп в Чили фиксировал положение миллиардов галактик, создавая самую крупную карту звёздного неба. В сочетании с данными микроволнового фонового излучения расчёты DES также указывают на эволюцию тёмной энергии.

Однако интерпретация этих данных остаётся сложной задачей. Одно из необычных наблюдений — за последние 10 миллиардов лет тёмная энергия сначала усиливалась, а затем начала ослабевать. Некоторые учёные называют это «фантомной тёмной энергией», поскольку такая динамика кажется неестественной. Возможно, объяснение связано с ограничениями данных, но если эффект подтвердится, это станет настоящим прорывом.

Изменяющаяся тёмная энергия радикально расширяет возможные сценарии будущего Вселенной. Она может полностью исчезнуть, замедлив и даже остановив расширение Вселенной, или, наоборот, вновь усилиться, ускоряя разбегание галактик.

Эти результаты вызвали разную реакцию среди теоретиков. Для одних они выглядят вполне естественно: например, в рамках струнной теории невозможно создать модель, где вакуумная энергия остаётся постоянной. Напротив, другие учёные считают обнаруженные эффекты статистическим шумом или ошибкой в измерениях.

«Это выглядит как утка, крякает как утка… Может, это просто утка, а не единорог в костюме утки?» — иронизирует физик Рафаэль Буссо из Калифорнийского университета в Беркли, остающийся скептиком.

Но пока одни сомневаются, телескоп DESI продолжает наблюдения. К 2027 году он должен завершить третью, финальную карту Вселенной, содержащую данные о 50 миллионах галактик. В ближайшее время учёные DES опубликуют собственный анализ структуры Вселенной, который может дать окончательный ответ на главный вопрос: действительно ли тёмная энергия меняется?

«Мы сейчас на пороге новых открытий», — считает теоретик Ким Бергхаус. — «Все эти расхождения с моделью ΛCDM накапливаются. Так что история явно ещё не закончена».