Загадки темной энергии

Темная энергия, возможно, уже меняла направление когда-то в далеком прошлом. Этот бурный переход может объяснить, почему космологические наблюдения не совпадают, предполагают исследователи в новой статье, опубликованной на сайте препринтов arXiv, сообщает 24 Канал.

Смотрите также Ученые говорят, что всю нашу Солнечную систему когда-то охватывало нечто похожее на густой туман

Современная картина эволюции Вселенной известна нам как ΛCDM, где греческий символ "лямбда" означает темную энергию, а CDM – это аббревиатура к Cold Dark Matter или "холодная темная материя". Темная энергия – это сила, движущая ускоренное расширение Вселенной, а темная материя обозначает не менее загадочное вещество, которое отвечает большую часть массы почти каждой отдельной галактики. Ни одно из этих явлений пока что не нашли и не подтвердили, поскольку они невидимы для наших обычных наблюдений, зондов и спутников.

Эта теоретическая модель объясняет широкий спектр наблюдений, таких как поведение галактик и скоплений, рост крупномасштабных структур и появление космического микроволнового фона. Но в последние годы появились два тревожных противоречия.

  • Одно из них, известное как противоречие Хаббла, заключается в разнице измерений современной скорости расширения Вселенной, то есть числа, известного как постоянная Хаббла. Дело в том, что зонды, которые сканируют далекую раннюю Вселенную, дают значительно более низкие оценки, чем зонды, которые работают с близкой и младшей Вселенной.
  • С этим вопросом связана вторая проблема, известная как "напряженность сигма-8". Это мера того, насколько комковатой является материя во Вселенной. Опять же, разные зонды дают разные результаты.

Что-то в модели ΛCDM должно быть неправильным, но ученые не уверены, что именно. Одна из гипотез заключается в том, что темная энергия может быть более динамичной, чем мы изначально думали. В обычной картине ΛCDM темная энергия является космологической константой. Она остается неизменной на протяжении всей космической истории.

Но в недавней новой версии модели, которая вызывает все больший интерес, темная энергия меняется. И не просто меняется, а претерпевает полный фазовый переход – от замедления Вселенной к ее ускорению и наоборот.

Теперь, добавив к этой теории еще один поворот, исследовательская группа изучила возможность того, что фазовые изменения являются еще более драматичными. В статье ученых, которая пока ожидает рецензирования, темная энергия не просто меняет свой знак. Она также меняет силу так, что ускорению она способствует иначе, чем замедлению.

Затем исследователи проверили свою модель на широком спектре наблюдений и наборов данных:

  • Среди них были измерения космической обсерватории "Планк" космического микроволнового фона, самого старого света, которое мы видим во Вселенной.
  • Также измерили явление под названием барионные акустические колебания – закономерности в расположении галактик в очень больших масштабах.
  • Кроме того, привлекли набор данных Pantheon для измерения расстояний до сверхновых.
  • Наконец исследовали карту слабого линзирования, которая предоставляет детали, учитывающие влияние темной материи.

Авторы статьи обнаружили, что новая модель смягчает некоторые противоречия между Габблом и сигма-8, а потому утверждают, что этот подход может быть многообещающим путем вперед.

Несмотря на это исследователи отмечают, что эта модель не совсем основывается на известной физике. Это просто "игрушка", как способ исследовать физические последствия модели, не зная физики, лежащей в ее основе. Однако этот подход может мотивировать теоретиков придумать механизмы, объясняющие, как темная энергия может переключаться таким образом.