Темна енергія слабшає: нові дані змінюють уявлення про кінець Всесвіту

Спільнота вчених, що працює з Дарк-енергетичним спектроскопічним інструментом (DESI), нещодавно оприлюднила перші офіційні результати своїх досліджень, які охоплюють дані за перші 13 місяців роботи приладу. Цей масив інформації став справжнім скарбом для астрофізиків, адже він дозволив зробити низку важливих висновків. Проте один із них виявився настільки вражаючим, що може кардинально змінити наше розуміння Всесвіту: темна енергія, яка, як вважалося раніше, є космологічною константою, можливо, з часом слабшає. Якщо подальші спостереження підтвердять ці дані, стандартна модель космології, відома як ΛCDM, може зазнати серйозних змін.

Темна енергія — це загадкова сила, яка змушує Всесвіт розширюватися з прискоренням. Її існування виявили у 1998 році, коли астрономи помітили, що далекі наднові поводяться не так, як передбачала теорія уповільненого розширення після Великого вибуху. Відтоді вважалося, що темна енергія є незмінною величиною, яка постійно впливає на космос і забезпечує нескінченне прискорення розширення. Проте нові дані DESI ставлять цю ідею під сумнів, пропонуючи альтернативний погляд: вплив темної енергії з часом зменшується.

Для своїх висновків дослідники використали два великі набори даних. Перший — це так званий Data Release 1, який включає спостереження DESI за 13 місяців. Завдяки цьому вдалося виміряти коливання видимої матерії у великих масштабах, відомі як барионні акустичні осциляції (BAO), а також дослідити поведінку міжгалактичного середовища через так званий Ліман-альфа ліс — спектральні лінії, які дозволяють зазирнути в далеке минуле Всесвіту. Оскільки DESI здатен «бачити» на мільярди світлових років, він фактично переносить нас у часи, коли Всесвіт був зовсім молодим.

Другий набір даних — це ще не опублікований Data Release 2, який додав ще одну порцію вимірювань BAO. Крім того, команда скористалася зовнішніми джерелами, зокрема даними про космічний мікрохвильовий фон та поведінку наднових типу Ia. Об’єднавши всю цю інформацію та порівнявши її з існуючими теоріями, вчені дійшли висновку, що найкраще пояснення спостережуваних явищ — це модель, де темна енергія не є константою, а змінною величиною, яка слабшає з часом.

Щоб зрозуміти масштаб цього відкриття, варто звернутися до назви стандартної моделі космології — ΛCDM. У ній «CDM» означає «холодна темна матерія», а «Λ» — це космологічна константа, що символізує темну енергію. Якщо припущення про змінність темної енергії підтвердиться, символ «Λ» втратить своє значення, а разом із ним зазнає змін уся модель, яка лежить в основі сучасної астрофізики.

«Цей результат, якщо брати його за чисту монету, є найбільшим натяком на природу темної енергії за 25 років після її відкриття», — зазначив астрофізик Адам Рісс, один із першовідкривачів темної енергії, у коментарі для The New York Times. Ідея про те, що темна енергія може бути змінною, не нова — її пропонували й раніше, зокрема самі дослідники DESI у попередніх звітах. Але цього разу докази виявилися найпереконливішими.

Наскільки ж упевнені вчені у своїх висновках? У науці ступінь достовірності вимірюють у сигмах (σ). Відкриття вважається остаточним, коли його статистична значущість досягає 5σ, що означає ймовірність випадковості лише 1 до 3,5 мільйона. У випадку з DESI показник склав 4,2σ — це приблизно 1 до 50 тисяч шансів на помилку. «Цікаво, але ще не остаточно», — так прокоментувала результати космолог Венді Фрідман у розмові з The Washington Post.

Водночас інші дослідження додають інтриги. Нещодавній аналіз, проведений за допомогою телескопа в Атакамі, підтвердив точність моделі ΛCDM для раннього Всесвіту, зокрема через уточнення так званої напруги Хаббла — розбіжності у вимірюваннях швидкості розширення Всесвіту. «Мене вразило, що ми не побачили жодного натяку на відхилення від стандартної моделі», — зазначив космолог Колін Хілл у коментарі для Science News. Це не обов’язково суперечить висновкам DESI, але вказує на те, що сучасна космологія стоїть перед новими загадками.

Що це означає для нас? Якщо стандартна модель ΛCDM правильна, Всесвіт приречений розширюватися дедалі швидше, аж поки все не розлетиться на шматки, залишивши порожнечу. Але якщо темна енергія слабшає, сценарій може бути іншим. Можливо, Всесвіт колись почне стискатися, повернувшись до стану нескінченно щільної точки — так званого Великого стискання, протилежного Великому вибуху. Або ж, за найоптимістичнішим прогнозом, розширення стабілізується, і Всесвіт замре у вічному спокої.

Ці питання ще чекають на відповіді, і науковці з ентузіазмом беруться за їх вирішення. «Це ніби ковток свіжого повітря для галузі», — зауважив космолог Вілл Персіваль, речник DESI, у коментарі для The New York Times. Нові дані відкривають перед дослідниками широке поле для роботи, а перед людством — шанс краще зрозуміти місце, яке ми називаємо домом. DESI продовжить свої спостереження, і вже найближчі роки можуть принести ще більш вражаючі відкриття, які остаточно визначать долю нашого Всесвіту.