Темна енергія, таємнича сила, яка становить 70 відсотків всього, що існує, була висунута як гіпотеза для пояснення того, чому розширення Всесвіту прискорюється. З того часу вона вважалася постійною, незмінною присутністю.
Тепер останні спостереження за допомогою спектроскопічного інструменту темної енергії (DESI) показують, що темна енергія насправді змінилася з часом - розвиток, який потенційно може перевернути переважну космологічну модель і, можливо, натякнути на нове розуміння фізики. Результати, докладно викладені в серії статей, що в цей час чекають рецензування, мають значення не тільки для того, як розвивався Всесвіт, але і для того, якою може бути його остаточна доля.
"Схоже, це буде зрушення парадигми, щось, що змінить наше розуміння і те, як ми збираємо всі частини воєдино", - розповів журналу Quanta Magazine Мустафа Ішак-Бушакі, космолог із Техаського університету та член команди DESI.
Телескоп DESI, розташований у Кітт-Пік, штат Аризона, шукає та вимірює галактики, щоб виявити ефекти темної енергії. Наразі він обстежив приголомшливі 15 мільйонів таких областей на відстані 11 мільярдів світлових років, надавши найповнішу на сьогодні картину галактик, які зміщувалися та групувалися разом протягом епох — рухи, які, як вважається, видають присутність темної енергії.
Після попередніх висновків, представлених рік тому, останні результати DESI переконливо свідчать, що прискорення розширення Всесвіту почалося раніше, ніж вважалося раніше, досягло піку на ранній стадії й нині слабшає.
Це велика справа. Темна енергія, як її зараз теоретично трактують, виходить з ідеї космологічної постійної. Запропонована Альбертом Айнштайном, вона припускає, що існує якась невидима фонова сила, досить потужна, щоб пояснити, чому Всесвіт з усією його масою не колапсує під дією власної гравітації.
Пізніше Айнштайн назвав космологічну постійну своєю «найбільшою помилкою», але через десятиліття вона набула другого життя з ідеєю темної енергії, поряд із темною матерією, наприкінці 1990-х років. Темна енергія, представлена як ця константа, є наріжним каменем моделі лямбда-CDM, стандартної моделі космології.
У цій моделі темна енергія протистоїть буквальній вазі існування, щоб переконатися, що все це не впаде, прискорюючи розширення Всесвіту з фіксованою швидкістю. Тим часом невидима темна матерія, яка, як вважається, становить приблизно 25 відсотків Всесвіту в порівнянні з жалюгідними п'ятьма відсотками звичайної матерії, з якої ми зроблені, як вважають, управляє утворенням галактик за допомогою своєї гравітації.
Хоча це може бути стандартною теорією, лямбда-CDM завжди була спірною, не в останню чергу тому, що вона не пояснює, що таке темна енергія насправді (Айнштайн вважав, що це сила властива вакууму самого простору).
Занадто рано говорити про те, що панівна модель була повалена, але вона на межі. Результати DESI у поєднанні з великими спостереженнями за космічним мікрохвильовим фоном - залишковим світлом від Великого вибуху - і тисячами наднових вказують на розбіжність в 4,2 сигми вимірювання невизначеності, що вказує, в цьому випадку, що існує тільки один шанс з 30 000, що модель лямбда-CDM вірна, згідно з Quanta Mag. Проте п'ять сигм — це стандарт, необхідний у тому, щоб вважатися справжнім відкриттям. Хоча це ще не зовсім досягнуто, остання робота дає вищий рівень сигми, ніж повідомлялося рік тому, і є ще два роки даних DESI, які потрібно проаналізувати.
Втішає те, що одним із можливих наслідків згасної темної енергії є те, що Всесвіт неухильно розширюватиметься, доки не розірветься на частини, як стверджує одна теорія. З іншого боку, якщо сили темної енергії зменшуються, можливо її ефекти не зупиняться на нулі, а підуть у зворотному напрямку, прирікаючи космос на самознищення. З іншого боку, сам факт того, що темна енергія взагалі може змінюватися, може означати, що все висить у повітрі.
"Що стосується теоретичних моделей, ящик Пандори щойно відкрився", - сказав Ішак-Боушакі New Scientist. «Ми були застрягли із космологічною постійною. Більше вже ні.»
