Тривимірна мапа Всесвіту вперше викрила змінність темної енергії з часом

За допомогою даних інструмента DESI, що склав тривимірну мапу Всесвіту, космологи виявили, що темна енергія у ньому не постійна, як вважалося раніше. З огляду на дані, прискорення розширення Всесвіту, спричинене темною енергією, розпочалося раніше, і наразі слабне. І якщо науковці підтвердять, що вплив темної енергії змінювався залежно від епохи еволюції Всесвіту, доведеться переглянути фундаментальні космологічні моделі. Результати робот вчених представлені на офіційній сторінці DESI.

Фрагмент 3D-мапи галактик, створеної DESI. Земля знаходиться в центрі, а найдальші галактики зображені на відстані 10 мільярдів світлових років. Кожна точка представляє одну галактику. Schlegel / DESI / Lawrence Berkeley National Laboratory / M. Zamani, NSF’s NOIRLab.

Як темна енергія впливає на Всесвіт?

Усі сучасні моделі, які пояснюють еволюцію та розвиток Всесвіту, враховують вплив на нього темної енергії, що складає близько 70 відсотків від усієї маси Всесвіту. Вважається, що ця форма енергії рівномірно розподілена та постійно впливає на розширення Всесвіту, віддаляючи галактики одна від одної. Якщо цей процес триватиме вічно, то згідно з передбаченнями космологів, галактики повністю зникнуть за горизонтом подій, зірки вигорять, а Всесвіт зануриться у холодну темряву, де більше не відбуватиметься жодних фізичних процесів.

Утім, низка спостережень вказувала на можливі розбіжності між теоретичними передбаченнями та фактичними даними: вимірювання швидкості розширення Всесвіту у різні епохи давали суперечливі результати. Відповіді вирішила пошукати колаборація науковців, яка працює зі спектрографом DESI в рамках програми з пошуку темної матерії.

Що помітили на мапі Всесвіту вчені?

За допомогою даних з інструмента DESI була створена найбільша на сьогодні тривимірна мапа Всесвіту, що охоплює 15 мільйонів галактик і квазарів. На мапі точно вказані відстані між галактиками в різні епохи космічної історії, що дозволяє простежити, як змінювалася швидкість розширення Всесвіту. Аналізуючи ці дані, вчені виявили, що розширення Всесвіту не цілком відповідає передбаченням Стандартної моделі — основної теорії, яка описує його еволюцію. Згідно з нею, прискорення мало б залишатися сталим, адже темна енергія є незмінною силою, яка рівномірно пронизує простір і впливає на розширення Всесвіту однаково у всі часи.

Але з огляду на дані DESI, відстані між галактиками у ранньому Всесвіті були більшими, ніж мали б згідно зі Стандартною моделлю, що може вказувати на сильніший вплив темної енергії на прискорення розширення. Натомість у пізніші епохи Всесвіту розширення виявилося повільнішим, ніж очікувалося, що вказує на ослаблення дії темної енергії. Ці відхилення підтверджуються статистично: різниця між теорією та спостереженнями досягає 4,2 сигма, тобто імовірність того, що відкриття є помилковим складає приблизно 1 до 50 000.

Як відкриття змінює космологію?

Пояснити виявлену невідповідність у швидкості розширення Всесвіту, на думку вчених, може динамічна природа темної енергії, яка змінює свою силу з часом. Це може свідчити про те, що замість вічного прискореного розширення Всесвіту, можливі й інші сценарії, зокрема поступове уповільнення розширення. Науковці вже готуються до подальших досліджень, аби зібравши більше даних за допомогою DESI, підтвердити чи спростувати свої висновки.

• Крім DESI за темною енергією прицільно стежитиме і новий телескоп «Евклід». Він працює з космосу і також відстежує величезну кількість галактик з метою виявити її вплив на них.
• А більше про темну матерію та енергію ми розповіли у матеріалі «Що таке темна матерія і темна енергія?».