Международная коллаборация астрофизиков DESI убедительно показала, что плотность темной энергии во вселенной падает со временем. На это указало наблюдение за миллионами близких и далеких звезд, галактик и квазаров, говорится в серии статей, опубликованных по итогам масштабного обзора.
Четверть века назад астрономы, наблюдая за вспышками сверхновых, выяснили, что Вселенная не просто расширяется, но расширяется ускоренно. За это открытие была присуждена Нобелевская премия, а само ускорение связали с наличием загадочной субстанции — так называемой темной энергии, на долю которой приходится 70% Вселенной. Это особое поле, которое в отличие от темной материи не образует сгустки, а пронизывает всю Вселенную и действует на объекты отрицательным давлением, заставляя их разлетаться с ускорением.
Одной из загадок современной космологии стал вопрос, постоянна ли плотность темной энергии во Вселенной, или она меняется со временем. Современная стандартная космологическая модель (ΛCDM) предполагает ее постоянство. Значение параметра w, равное -1, соответствует постоянству плотности темной энергии, которое предполагает модель (ΛCDM), и является причиной дискуссии среди космологов. Некоторые эксперименты не так давно стали получать намеки на то, что плотность темной энергии не постоянна — об этом, например, год назад сообщала международная коллаборация Dark Energy Survey, проанализировавшая характеристики 1499 вспышек сверхновых типа Iа.
Marilyn Sargent / Berkeley Lab
Еще одним проектом, созданным для ответа на этот вопрос, является коллаборация DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), получающая данные с 4-метрового телескопе Mayall в штате Аризона, измеряющем красные смещения более чем 30 миллионов галактик и квазаров с беспрецедентной точностью.
19 марта коллаборация опубликовала свой первый масштабный обзор DR1, в который вошли данные по 18,7 млн объектов: 4 млн звезд, 13,1 млн галактик, 1,6 млн квазаров — всего 270 терабайт информации, в том числе точные расстояния до миллионов галактик. Анализ самих этих данных показал соответствие их стандартной модели. Однако сопоставление их с полученными ранее данными по микроволновому реликтовому фону, по вспышкам сверхновых, и микролинзированию далеких галактик указало на то, что плотность темной материи действительно снижается со временем и для описания Вселенной больше подходят другие модели.
Впрочем, ученые говорят, что статистическая значимость открытия пока не дотягивает до «пяти сигм» — золотого стандарта в физике, при котором открытие считается достоверным. Пока различные комбинации данных дают данные по сигма в диапазоне 2.8 — 4. 2.
«На протяжении двух десятков лет у нас была эта Стандартная космологическая модель, которая действительно впечатляет, — пояснил Уиллем Элберс, один из руководителей коллаборации. — Но по мере того, как наши данные становятся все точнее и точнее, мы находим возможные трещины в модели и понимаем, что нам требуется что-то другое для объяснения всех результатов вместе».
«Со значимостью в 4,2 сигма, думаю, мы приближаемся к точке невозврата, — считает Мустафа Исхак Бусхаки, профессор физики в Университете Далласа. — В новом анализе мы не только подтвердили прежние предположения, что темная энергия скорее всего меняется во времени, но и увеличили достоверность этого. Я работаю над вопросом космического ускорения 25 лет, и моя точка зрения такова, что если значимость продолжает расти и будет расти, это станет важным для космологии и всей физики».