Чи може Всесвіт припинити розширення? Вчені припускають, що темна енергія на це здатна

Загадки темної енергії

Темна енергія, можливо, вже змінювала напрямок колись у далекому минулому. Цей бурхливий перехід може пояснити, чому космологічні спостереження не збігаються, припускають дослідники в новій статті, опублікованій на сайті препринтів arXiv, повідомляє 24 Канал.

Сучасна картина еволюції Всесвіту відома нам як ΛCDM, де грецький символ "лямбда" означає темну енергію, а CDM – це абревіатура до Cold Dark Matter або "холодна темна матерія". Темна енергія – це сила, що рухає прискорене розширення Всесвіту, а темна матерія позначає не менш загадкову речовину, яка відповідає більшу частину маси майже кожної окремої галактики. Жодне з цих явищ поки що не знайшли і не підтвердили, оскільки вони невидимі для наших звичайних спостережень, зондів і супутників.

Ця теоретична модель пояснює широкий спектр спостережень, таких як поведінка галактик і скупчень, зростання великомасштабних структур і поява космічного мікрохвильового фону. Але в останні роки з'явилися дві тривожні суперечності.

• Одна з них, відома як суперечність Габбла, полягає в різниці вимірювань сучасної швидкості розширення Всесвіту, тобто числа, відомого як постійна Габбла. Річ у тім, що зонди, які сканують далекий ранній Всесвіт, дають значно нижчі оцінки, ніж зонди, які працюють з близьким і молодшим Всесвітом.
• З цим питанням пов'язана друга проблема, відома як "напруженість сигма-8". Це міра того, наскільки грудкуватою є матерія у Всесвіті. Знову ж таки, різні зонди дають різні результати.

Щось у моделі ΛCDM має бути неправильним, але вчені не впевнені, що саме. Одна з гіпотез полягає в тому, що темна енергія може бути більш динамічною, ніж ми спочатку думали. У звичайній картині ΛCDM темна енергія є космологічною константою. Вона залишається незмінною протягом усієї космічної історії.

Але в нещодавній новій версії моделі, яка викликає все більший інтерес, темна енергія змінюється. І не просто змінюється, а зазнає повного фазового переходу – від уповільнення Всесвіту до його прискорення і навпаки.

Тепер, додавши до цієї теорії ще один поворот, дослідницька група вивчила можливість того, що фазові зміни є ще більш драматичними. У статті вчених, яка поки очікує на рецензування, темна енергія не просто змінює свій знак. Вона також змінює силу так, що прискоренню вона сприяє інакше, ніж уповільненню.

Потім дослідники перевірили свою модель на широкому спектрі спостережень і наборів даних:

• Серед них були вимірювання космічної обсерваторії "Планк" космічного мікрохвильового фону, найстарішого світла, яке ми бачимо у Всесвіті.
• Також виміряли явище під назвою баріонні акустичні коливання – закономірності в розташуванні галактик у дуже великих масштабах.
• Крім того, залучили набір даних Pantheon для вимірювання відстаней до наднових.
• Нарешті дослідили карту слабкого лінзування, яка надає деталі, що враховують вплив темної матерії.

Автори статті виявили, що нова модель пом'якшує деякі суперечності між Габблом і сигма-8, а тому стверджують, що цей підхід може бути багатообіцяючим шляхом уперед.

Попри це дослідники зазначають, що ця модель не зовсім ґрунтується на відомій фізиці. Це просто "іграшка", як спосіб дослідити фізичні наслідки моделі, не знаючи фізики, що лежить в її основі. Однак цей підхід може мотивувати теоретиків придумати механізми, що пояснюють, як темна енергія може перемикатися таким чином.