Расширение Вселенной ускоряется... или замедляется? Что не так с темной энергией и почему физики не могут договориться?
Представьте себе: Вселенная не просто расширяется, а делает это все быстрее и быстрее. Виновником этого космического ускорения учёные считают таинственную субстанцию — темную энергию. Она, словно невидимый двигатель, расталкивает галактики, и на её долю приходится, по разным оценкам, около 70% всей энергии-массы нашего мира. Долгое время стандартная космологическая модель, известная как Лямбда-CDM, описывала эту энергию как константу, своего рода неизменную «космологическую постоянную», предложенную ещё Эйнштейном (хотя и в другом контексте). Но что, если устоявшаяся картина неполна? Что, если эта всемогущая сила на самом деле… изменчива?
Земные телескопы, космические дебаты
Недавно астрономическое сообщество всколыхнула новость от коллаборации DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). Этот мощный инструмент, установленный в Аризоне, с 2021 года неустанно картографирует Вселенную, измеряя положения миллионов галактик. Его цель — проследить историю космического расширения с невиданной точностью. И вот, в апреле этого года, команда DESI, объединив свои свежие данные с другими наблюдениями (включая данные о реликтовом излучении — эхе Большого Взрыва, и данные о сверхновых звездах), представила интригующие результаты. Они намекают: а что, если темная энергия со временем ослабевает?
Такой вывод, если он подтвердится, будет не просто уточнением — это потенциальная революция в космологии. Модель Лямбда-CDM, верой и правдой служившая десятилетиями, может отправиться на пересмотр. Но, как это часто бывает в науке, сенсационные заявления не остаются без критического ответа.
Эхо ранней Вселенной и звездные маяки: как мы измеряем космос?
Чтобы понять суть спора, нужно немного погрузиться в методы. Как вообще учёные судят о поведении темной энергии? Один из ключевых инструментов — это барионные акустические осцилляции (БАО). Звучит сложно, но идея красивая. Представьте себе раннюю Вселенную: горячий, плотный «суп» из частиц и излучения. В этом «супе» распространялись звуковые волны, словно рябь на воде. Когда Вселенная остыла и стала прозрачной, эти волны «застыли», оставив характерный отпечаток в распределении материи. Сегодня мы видим эти отпечатки как едва заметное предпочтение определённым расстояниям между галактиками. Эти «космические линейки» позволяют измерять, как Вселенная расширялась в разные эпохи.
Команда DESI использовала данные миссии «Планк» (которая сфотографировала реликтовое излучение — самый древний свет во Вселенной) для калибровки БАО в далеком прошлом, а свои собственные измерения — для изучения БАО в более близких к нам областях космоса. К этому добавили данные о сверхновых типа Ia — эти взрывающиеся звезды служат «стандартными свечами», их известная яркость позволяет определять расстояния до них и, соответственно, скорость расширения Вселенной.
Собрав все эти кусочки пазла, исследователи DESI пришли к выводу: модель, в которой темная энергия меняет свою «силу», описывает данные немного лучше, чем стандартная Лямбда-CDM. Разница не огромная, но статистически значимая, чтобы вызвать переполох.
Голос скептиков: не торопитесь переписывать учебники!
И вот тут-то и начинается самое интересное. Джордж Эфстатиу из Кембриджского университета, один из ветеранов изучения реликтового излучения и соруководитель миссии «Планк», выступил с резкой критикой. Его главный аргумент: «слабое звено» в анализе DESI — это данные по сверхновым. Эфстатиу считает, что эти данные могут содержать систематические ошибки, которые и создают иллюзию изменяющейся темной энергии. «Утверждать, что есть доказательства эволюции темной энергии, — значит стоять на очень тонком льду,» — заявляет он.
Более того, Эфстатиу указывает на тонкости статистического анализа, который применила команда DESI, — так называемый байесовский подход. В этом подходе исследователи задают «априорные вероятности» для каждой модели (грубо говоря, насколько они изначально верят в каждую из них), а затем корректируют эти вероятности на основе полученных данных. Эфстатиу считает, что модель эволюционирующей темной энергии получила неоправданно большой «кредит доверия» на старте. Учитывая успехи Лямбда-CDM, её «начальный вес» должен быть значительно выше.
Его поддерживает и Матиас Салдарриага из Института перспективных исследований в Принстоне. Он отмечает, что более сложная модель (а эволюционирующая темная энергия — это усложнение по сравнению с константой) всегда может чуть лучше подогнать данные, но это не обязательно означает, что она ближе к физической реальности. «Не обязательно этому верить,» — говорит он, призывая к осторожности.
Научный диалог: в споре рождается истина?
Команда DESI, конечно, не осталась в стороне. Уилл Персиваль из Университета Ватерлоо, представляющий коллаборацию, утверждает, что анализ был проведен корректно. Он считает, что интерпретация Эфстатиу скорее субъективна, чем основана на строгих статистических доводах. «Он фактически предлагает настолько сильно сместить априорные вероятности в пользу Лямбда-CDM, что возникает вопрос: зачем вообще упоминать динамическую темную энергию?» — парирует Персиваль. И добавляет, что если наблюдаемое расхождение реально, то эволюционирующая темная энергия — это потенциальное физическое объяснение.
Интересно, что даже те, кто призывает к осторожности, признают важность дискуссии. Педро Феррейра из Оксфордского университета считает аргументы Эфстатиу убедительными, хоть и не окончательными. «Это просто означает, что на данном этапе нам нужно дождаться улучшения данных,» — резюмирует он.
Что дальше? Космическая драма продолжается
И эти данные не за горами. Ожидается, что следующий массив информации от DESI может появиться уже в следующем году. Это будет момент истины. «Если я прав, доказательства [в пользу меняющейся темной энергии] не станут сильнее,» — делает смелый прогноз Эфстатиу. — «Это очень определенное предсказание. Если бы они действительно были на верном пути, то следовало бы ожидать, что что-то проявится.»
Так что же это значит для нас, обычных людей, далеких от формул и телескопов? Это значит, что наука живет и дышит! Мы являемся свидетелями захватывающего интеллектуального поединка, на кону в котором — наше фундаментальное понимание устройства Вселенной. Меняется ли темная энергия? Или это просто статистическая флуктуация и «шум» в данных? Ответ на этот вопрос не только уточнит наши знания о космосе, но и, возможно, укажет на совершенно новую физику. А пока — запасаемся попкорном и следим за новостями. Космическая сага продолжается, и ее следующие главы обещают быть еще более увлекательными.
