10 Останні дані спектроскопічного інструменту темної енергії (DESI) вказують на можливість того, що темна енергія не є константою, а слабшає з часом, ставлячи під сумнів наше фундаментальне розуміння космосу.
Революційні відкриття та їх значення
Стандартна космологічна модель, відома як лямбда-холодна темна матерія (ЛХТМ), поділяє Всесвіт на три компоненти. Вона включає видиму матерію, невидиму темну матерію та темну енергію. Згідно з цією моделлю, темна енергія має бути константою, що забезпечує стабільне прискорення розширення Всесвіту. Проте нові дані ставлять цю теорію під сумнів.
Спектроскопічний інструмент темної енергії (DESI) в Арізоні створив найбільшу тривимірну карту космосу. Він відстежує мільйони галактик по всьому небу та точно вимірює відстані між ними. Ці вимірювання дозволяють розрахувати швидкість розширення Всесвіту в різні періоди його історії.
Минулого року DESI виявив перші натяки на те, що темна енергія змінюється. Друга публікація результатів у березні, що охоплює дані за три роки, лише посилила ці підозри. “Всі стежили за цією публікацією даних DESI, і вона була досить шокуючою,” – зазначає І-Фу Кай з Китайського університету науки і технологій.
Альтернативні теоретичні моделі
Дослідники пропонують декілька альтернативних моделей, які могли б пояснити ці спостереження. Одна з них описує темну енергію як поле, подібне до електромагнітного чи ядерного, але яке плавно змінюється з часом. Ця ідея, що має назву “квінтесенція поля”, має підтримку в деяких моделях теорії струн.
Яшар Акрамі з Автономного університету Мадрида вважає, що якщо квінтесенція виявиться правильною моделлю темної енергії, це буде великим проривом для теоретиків струн. Це також відкриває нові можливості для теорій квантової гравітації, які давно стикаються з проблемами через передбачення стандартної моделі про вічне прискорення Всесвіту.
Ген Є з Лейденського університету пропонує більш радикальну модель – “гравітацію, що тане”. Згідно з цією теорією, гравітація, описана загальною теорією відносності Ейнштейна, з часом починає діяти інакше через взаємодію з мінливим полем темної енергії. Ця модель може пояснити парадоксальний висновок DESI про збільшення густини енергії Всесвіту з часом.
Нова фундаментальна сила?
Педро Феррейра з Оксфордського університету та його колеги вважають, що модель квінтесенції, яка взаємодіє з гравітацією, найкраще описує результати DESI. “На мою думку, це єдиний спосіб, який може бути застосований,” – стверджує він. Така модель передбачає наявність додаткової п’ятої фундаментальної сили, пов’язаної з темною енергією.
Проблема цієї теорії полягає в тому, що ми мали б бачити докази цієї сили в точних вимірюваннях, таких як орбіти планет і тести теорії відносності на Землі. Тому потрібно також пояснити, чому ми не спостерігаємо впливу цієї сили в локальних системах. Це значно ускладнює фізичну картину Всесвіту.
Нинішні дані DESI недостатньо точні, щоб розрізнити різні моделі взаємодії темної енергії з гравітацією. “Два-три-чотири-п’ять людей придумують різні теоретичні пояснення цього явища, і за допомогою цих даних неможливо розрізнити ці теоретичні пропозиції,” – зауважує Феррейра.
Майбутні дослідження
Якщо темна енергія справді змінює гравітацію, це може проявитися в інших спостереженнях. Дослідження слабкого лінзування, які вимірюють викривлення світла галактиками, можуть допомогти перевірити ці теорії. “Якщо теорія розморожування гравітації правильна, вона змінить те, як світло викривляється великими масами,” – пояснює Ген Є.
Більшість космологів погоджується, що висновок про мінливість темної енергії все ще передчасний. Потрібні додаткові дані, які підтвердять ці спостереження. Очікується, що нові дані DESI з’являться в найближчі кілька років. Додаткову інформацію також надасть супутник Європейського космічного агентства Euclid.
Ці відкриття можуть повністю змінити наше розуміння Всесвіту та його еволюції, спонукаючи до розробки нової, більш точної космологічної моделі.
