И если новый анализ подтвердится, он может не просто изменить наше понимание темной энергии — он может полностью изменить наши представления о том, как закончится Вселенная.

Что такое DESI и почему все наблюдают за ним?

Телескоп DESI, установленный в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне, представляет собой современную телескопическую систему с дерзкой миссией: создать самую подробную 3D-карту Вселенной из когда-либо созданных. С начала своей научной деятельности DESI каждую ночь наблюдает более 14 000 галактик.

Его основная задача? Изучение темной энергии, таинственной силы, которая, как считается, ускоряет расширение Вселенной.

Ранее на этой неделе DESI опубликовал свой первый набор данных — DataRelease 1 (DR1)- массивную компиляцию наблюдений, собранных за первые 13 месяцев работы. Выпуск сопровождался более чем 40 научными статьями, что делает его одним из самых значительных вкладов в космологию за последние годы.

Но один конкретный результат выделяется, и он может стать переломным.

Поворот темной энергии, которого никто не ожидал

Долгие годы космологи полагали, что темная энергия ведет себя как космологическая константа. Это означает, что ее влияние на Вселенную никогда не меняется — она всегда была и будет, неуклонно раздвигая галактики все быстрее и быстрее.

Но данные DESI намекают на нечто радикально иное.

Возможно, темная энергия со временем становится слабее.

Этот сдвиг, если он подтвердится, разрушит «Λ» в ΛCDM, стандартной космологической модели, которая лежит в основе всего — от формирования галактик до предсказаний о конце Вселенной.

Следствие? Вселенная не может расширяться вечно. Напротив, она может достичь точки, где расширение замедлится или даже обратится вспять.

Как ученые пришли к такому выводу?

Исследователи проанализировали два ключевых набора данных:

1. DESI DR1, который включает:

   • Более 5 миллионов галактик.

   • Измерения барионных акустических осцилляций (БАО), тонких пульсаций в распределении галактик, оставшихся от ранней Вселенной.

   • Подробные данные по лесу Лаймана-α, узору линий поглощения водорода, который служит космическим «отпечатком пальца», растянувшимся на миллиарды лет.

2. Предварительный просмотр выпуска данных 2, в котором добавлено больше измерений BAO и улучшена четкость на более длительных космических временных интервалах.

В них также включены данные из:

• Космического микроволнового фона (CMB), слабого излучения, оставшегося после Большого взрыва.

• Сверхновые типа Ia, используемые в качестве стандартных свечей для измерения космических расстояний.

Совместный анализ привел исследователей к поразительному результату: Лучше всего подходит не та модель, в которой темная энергия постоянна, а та, в которой она изменяется со временем.

О чем говорят данные?

• Уровень доверия достиг 4,2 сигма.

• Это означает, что вероятность того, что наблюдаемый эффект является случайностью, составляет 1 к 50 000.

• Хотя это и не соответствует золотому стандарту 5 сигма (который означает полное открытие), это все же самое сильное доказательство того, что темная энергия может меняться.

Астрофизик Адам Рисс, один из сооткрывателей темной энергии в 1998 году, рассказал The New York Times:

«Будет справедливо сказать, что этот результат, принятый за чистую монету, кажется самым большим намеком на природу темной энергии за ~25 лет с тех пор, как мы ее открыли».

Столкновение космических моделей

Интересно, что эти выводы контрастируют с результатами другого масштабного проекта — Атакамского космологического телескопа (ACT). Это исследование подтвердило точность модели ΛCDM — по крайней мере, для ранней Вселенной. Так кто же прав? Возможно, оба. Возможно, ΛCDM хорошо объясняет древнюю Вселенную, в то время как DESI обнаруживает трещины в модели при рассмотрении более поздних эпох.

Это открывает интригующую возможность: законы физики, управляющие расширением Вселенной, могут эволюционировать с течением времени.

Как сказал космолог Колин Хилл в журнале Science News:

«Меня просто поразило, что мы не увидели даже намека на одно из этих новых расширений физики». «Это указывает на то, что нам, возможно, придется вернуться к некоторым основополагающим предположениям нашего понимания космологии».

Что происходит, если темная энергия исчезает?

Это не просто игра с цифрами. От этой загадки зависит будущее космоса. Если темная энергия ослабевает, то, возможно, Вселенная не обречена на Большое Замораживание (когда все распадается на части и погружается в вечную тьму). Вместо этого становятся возможными три других сценария:

1. Большой хруст

Расширение замедляется, останавливается и обращается вспять — в конце концов все возвращается в горячую, плотную точку. Это зеркальное отражение Большого взрыва, но в обратном направлении.

2. Космическая стабилизация

Темная энергия исчезает ровно настолько, чтобы остановить ускорение, и Вселенная вечно расширяется со стабильной скоростью — своего рода космическое плато.

3. Колеблющаяся Вселенная

Некоторые физики предполагают, что космос может циклически двигаться между расширением и коллапсом, то есть постоянно прыгать между Большим взрывом и Большим сжатием.

Каждая из этих возможностей кардинально изменит наше представление о судьбе Вселенной и о нашем месте в ней.

Почему это может ознаменовать начало новой эры в космологии

В основе модели ΛCDM лежит символ Λ, обозначающий космологическую постоянную — математическое выражение, которое когда-то считалось неизменной частью ДНК Вселенной. Она служит основой современной космологии уже более двух десятилетий, предлагая надежную основу для объяснения того, как галактики дрейфуют друг от друга и как формируются космические структуры.

Но если результаты исследования DESI и дальше будут подвергаться тщательному анализу, этот краеугольный камень может больше не устоять. Предположение о том, что темная энергия оказывает постоянную силу, может оказаться неверным, и эта возможность открывает дверь для целого каскада последствий.

Речь идет не о небольшом изменении существующих уравнений. Речь идет о потенциальной необходимости пересмотреть некоторые из самых фундаментальных концепций в физике.