Новое исследование, в котором использовались окончательные данные Dark Energy Survey (DES), указывает на потенциальные несоответствия в стандартной космологической модели, известной как лямбда-CDM. Если эти результаты подтвердятся, они могут фундаментально изменить наше понимание Вселенной.
Исследование DES проводилось с использованием 570-мегапиксельной камеры Dark Energy производства Министерства энергетики (DECam), установленной на 4-метровом телескопе Национального научного фонда США имени Виктора М. Бланко в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили, в рамках программы NSF NOIRLab.
Модель лямбда-CDM уже некоторое время является основой современной космологии, успешно описывая крупномасштабные структуры во Вселенной. В нем предполагается, что 95% космоса состоит из темной материи (25%) и темной энергии (70%) — таинственных веществ, природа которых остается неизвестной. Только 5% Вселенной состоит из обычной материи.
Считается, что темная энергия, представленная космологической постоянной (лямбда), управляет ускоряющимся расширением Вселенной, поддерживая постоянную плотность энергии с течением времени. Однако новые результаты исследования темной энергии (DES), представленные в статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv, и в выступлениях на Глобальном физическом саммите Американского физического общества в Анахайме, Калифорния, указывают на отклонение от этого предположения, предполагая, что темная энергия может эволюционировать с течением времени. Эти результаты согласуются с предыдущими исследованиями, что усиливает их значимость.
DES - это международное сотрудничество, объединяющее более 400 ученых из более чем 25 учреждений, возглавляемое Национальной ускорительной лабораторией Ферми Министерства энергетики США. Исследование DES проводилось с использованием 570-мегапиксельной камеры Dark Energy производства Министерства энергетики (DECam), установленной на 4-метровом телескопе Национального научного фонда США (NSF) имени Виктора М. Бланко в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо (CTIO) в Чили, в рамках программы NSF NOIRLab.
Собрав данные за 758 ночей за шесть лет, ученые DES нанесли на карту область, занимающую почти восьмую часть всего неба. В рамках проекта для изучения темной энергии используется множество методов наблюдений, включая измерения сверхновых, анализ скоплений галактик и слабое гравитационное линзирование.
Два ключевых измерения DES — барионные акустические колебания (BAO) и измерения расстояний до взрывающихся звезд (сверхновых типа Ia) — позволяют проследить историю расширения Вселенной. БАО относится к стандартной космической линейке, сформированной звуковыми волнами в ранней Вселенной, с пиками, охватывающими приблизительно 500 миллионов световых лет. Астрономы могут измерить эти пики в течение нескольких периодов космической истории, чтобы увидеть, как темная энергия растягивала масштаб с течением времени.
Сантьяго Авила из Центра энергетических, экологических и технологических исследований (CIEMAT) в Испании, который отвечал за анализ BAO в DES, говорит: "Проанализировав 16 миллионов галактик, DES обнаружил, что измеренный масштаб BAO на самом деле на 4% меньше, чем предсказывал лямбда-CDM".
Сверхновые типа Ia служат в качестве "стандартных свечей", что означает, что они обладают известной внутренней яркостью. Таким образом, их видимая яркость в сочетании с информацией о галактиках, в которых они находятся, позволяет ученым проводить точные расчеты расстояний. В 2024 году DES опубликовал самый обширный и подробный на сегодняшний день набор данных о сверхновых, содержащий высокоточные измерения космических расстояний. Эти новые результаты, полученные на основе объединенных данных о сверхновых и данных BAO, независимо подтверждают аномалии, обнаруженные в данных о сверхновых за 2024 год.
Объединив измерения DES с данными о космическом микроволновом фоне, исследователи пришли к выводу о свойствах темной энергии, и результаты свидетельствуют о ее эволюционирующей природе. Если это подтвердится, это будет означать, что темная энергия, космологическая постоянная, на самом деле не является постоянной величиной, а является динамическим явлением, требующим новой теоретической основы.
"Этот результат интригует, поскольку он намекает на физику, выходящую за рамки стандартной космологической модели", - говорит Хуан Мена-Фернандес из лаборатории субатомной физики и космологии в Гренобле, Франция. "Если дополнительные данные подтвердят эти выводы, мы, возможно, окажемся на пороге научной революции".
Хотя текущие результаты еще не являются окончательными, предстоящие анализы, включающие дополнительные исследования DES, такие как кластеризация галактик и слабое линзирование, могут усилить доказательства. Аналогичные тенденции проявились и в других крупных космологических проектах, включая спектроскопический инструмент темной энергии (DESI), что вызвало бурю ожиданий в научном сообществе.
"Эти результаты свидетельствуют о многолетних совместных усилиях по извлечению космологических заключений из данных DES", - говорит Джесси Мьюир (Jessie Muir) из Университета Цинциннати. "Нам еще многое предстоит узнать, и будет интересно наблюдать, как наше понимание будет развиваться по мере появления новых измерений".
Окончательный анализ DES, который ожидается позднее в этом году, будет включать дополнительные космологические исследования для перекрестной проверки результатов и уточнения ограничений на темную энергию. Научное сообщество с нетерпением ожидает этих результатов, поскольку они могут проложить путь к смене парадигмы в космологии.
