Прошло более двух десятилетий с момента открытия темной энергии.
Таким образом, у ученых было более 20 лет, чтобы разгадать секреты этого невидимого вещества, которое, похоже, разрывает Вселенную на части. Однако они до сих пор почти ничего об этом не знают. Темная энергия, по сути, может даже не быть веществом. Это может быть сила или даже внутреннее свойство самого пространства.
Например, стандартная модель космологии — наша ведущая теория космической эволюции — предполагает, что темная энергия непоколебима во Вселенной и во времени, что делает ее фундаментальным свойством пространства. Если бы она была постоянной, таинственная темная энергия, составляющая целых 70 процентов Вселенной, оттолкнула бы все звезды и галактики. Однако крупнейший обзор космической истории Вселенной может указать на то, что темная энергия, также известная как гипотетическая «антигравитационная» сила, может развиваться со временем, а не оставаться постоянной, намекая на менее одинокое будущее для жителей Вселенной.
Если этот ранний результат подтвердится будущими наблюдениями, космологам, возможно, придется, по крайней мере, изучить систематические неопределенности в преобладающей модели Lambda CDM (LCDM), математической модели Вселенной, в которой лямбда представляет собой темную энергию. Возможно, им также придется начать анализировать десятки других моделей нашей Вселенной, чтобы найти наиболее подходящую. Тем не менее, доказательства являются предварительными — они не достигают так называемого «порога 5 сигм», который определяет, можно ли считать сигнал официальным открытием. Таким образом, постоянно появляющиеся интерпретации эволюции темной энергии могут измениться, если в ближайшие несколько лет будет получено больше данных.
«Если это правда, то это просто переворачивает космологию с ног на голову», — сказал Диллон Браут из Бостонского университета, который измеряет ускорение Вселенной с помощью сверхновых. Такое открытие могло бы стать «сменой парадигмы в нашем понимании того, как лучше всего мы понимаем нашу Вселенную».
Связанный: Телескоп Джеймса Уэбба подтверждает, что с нашим пониманием Вселенной что-то серьезно не так
Содержание
Уличные фонари вселенной
Спектроскопический инструмент темной энергии, или DESI, расположенный на вершине 4-метрового телескопа Николаса У. Мэйолла в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне, ежемесячно определяет положение миллиона галактик. Благодаря этим наблюдениям космологи могут измерить скорость расширения Вселенной за последние 11 миллиардов лет. Эти далекие галактики, которые можно сравнить с «уличными фонарями Вселенной», помогают космологам изучать пронизывающую Вселенную загадку темной энергии.
А 4 апреля коллаборация DESI представила самую большую в истории 3D-карту Вселенной. Он также включает высокоточные измерения скорости расширения Вселенной за последние 11 миллиардов лет. Только за первый год работы DESI оказался в два раза эффективнее в измерении истории расширения ранней Вселенной, чем его предшественник, Слоановский цифровой обзор неба, которому потребовалось более десяти лет, чтобы построить аналогичную трехмерную карту.
«Это следующее поколение данных, которых мы так долго ждали, поэтому очень приятно видеть, что они получены», — сказал Браут, который не участвует в сотрудничестве с DESI.
Помимо бесчисленных галактик, сгруппированных вместе, как завязанные нити, новая 3D-карта DESI демонстрирует слабый узор в ранней Вселенной, известный как барионные акустические колебания, или БАО. Эти тонкие трехмерные морщины пронизывали материю, существовавшую в течение первых 380 000 лет истории нашей Вселенной, замерзая со временем и превращаясь в остатки зарождающегося космоса. Составляя карту размеров этих замороженных БАО, исследователям удалось оценить расстояния до галактик и сделать вывод о том, насколько быстро Вселенная расширялась в различные моменты времени.
Поскольку свет типичных галактик слишком слаб, чтобы его можно было увидеть, поскольку эти галактики расположены очень далеко от нас и излучаемый ими свет относительно неинтенсивен, коллаборация DESI также изучила более 400 000 очень ярких объектов, называемых квазарами. Когда свет от этих объектов скользит по межзвездному пространству, он поглощается облаками газа и пыли, что помогает космологам картировать карманы плотной материи аналогично картированию галактик.
«Это позволяет нам заглянуть глубже в то время, когда Вселенная была очень молодой», — заявил в своем заявлении Андреу Фонт-Рибера, ученый из Института физики высоких энергий в Испании и член коллаборации DESI. «Это действительно сложное измерение, и очень приятно видеть, что оно увенчалось успехом».
«Если это правда, мы находимся на неизведанной территории»
Предварительный вывод о том, что темная энергия может развиваться со временем, был сделан на основе раннего анализа данных DESI в сочетании с данными других космологических данных. Исследователи обнаружили, что различные модели темной энергии лучше согласуются с данными по сравнению со стандартной моделью. Чтобы внести ясность: ни один набор данных сам по себе убедительно не раскрывает развивающуюся во времени природу темной энергии, но сигнал становится немного сильнее, когда все наборы данных объединяются.
«Я бы сказал, что Lambda CDM неправильный вариант, но это недостаточно сильное предпочтение», — сказал Space.com Кайл Доусон, сопредставитель DESI в Университете Юты. «На самом деле мы никогда раньше не обнаруживали отклонений от этой модели, имеющих какое-либо реальное значение».
Однако ранний анализ показывает, что темная энергия перестает быть сильным фактором ускорения нашей Вселенной и в некоторой степени сходит на нет, сказал Доусон.
«Если это правда, мы находимся на неизведанной территории», — сказал Браут. Коллаборация DESI использовала вторую простейшую модель нашей Вселенной после Lambda CDM, которая ничем не примечательна, если не считать ее способности помогать космологам проверять отклонения от стандартной модели. Если будущие наблюдения действительно обнаружат, что темная энергия со временем развивается, десятки других моделей тоже станут жизнеспособными, и космологам придется начать тестировать каждую из них по отдельности, сказал Браут.
«Если это не Lambda CDM, кто знает?»
Первоначально опубликовано на Space.com.
