Прошлогодние данные масштабного картографирования космоса намекнули на возможное ослабление факторов, определяющих его расширение. Теперь же, вооружившись более детальной картой, физики получили веские основания для подтверждения этой гипотезы.
Визуализация новой карты, охватывающей миллионы галактик и созданной при помощи спектроскопического инструмента DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). Данный проект позволил ученым реконструировать динамику расширения Вселенной на протяжении миллиардов лет.
Весной прошлого года международный коллектив, объединяющий почти тысячу космологов, представил сенсационное предположение: темная энергия — таинственная субстанция, заставляющая Вселенную расширяться со все возрастающим ускорением — начала терять свою интенсивность. Те выводы, базировавшиеся на анализе движения миллионов галактик, носили предварительный характер. Однако сегодня исследователи сообщают, что обработка вдвое большего объема данных еще отчетливее указывает на тот же финал: темная энергия действительно ослабевает.
«На сегодняшний день наша уверенность в реальности этого процесса значительно возросла по сравнению с прошлым годом», — подчеркнул Сешадри Надатур, участник коллаборации DESI, стоящей за новым исследованием.
Результаты, обнародованные в 2025 году на Всемирном физическом саммите в Анахайме (Калифорния), перекликаются с выводами проекта Dark Energy Survey (DES), в котором задействовано около 400 специалистов. Группа DES, также исследовавшая обширный сектор небесной сферы, представила на конференции свои доказательства изменчивости темной энергии.
«Примечательно, что независимые эксперименты демонстрируют схожую тенденцию, вступая в определенное противоречие с традиционной концепцией неизменности темной энергии», — отметил Майкл Троксел из Университета Дьюка, представляющий команду DES.
Если гипотеза об эволюции темной энергии подтвердится в ходе дальнейших наблюдений, это коренным образом изменит наши представления о будущем мироздания. Модель с постоянной плотностью темной энергии предрекала Вселенной бесконечное расширение, ведущее к полному разобщению материи и тепловой смерти. Эволюционирующий же фактор расширения допускает альтернативные сценарии. «Это заставляет нас пересмотреть фундаментальные взгляды на судьбу космоса», — заявил Мустафа Ишак-Бушаки из Техасского университета в Далласе. — «Это кардинально меняет правила игры».
Ослабление темной энергии ставит под сомнение и текущую интерпретацию физической реальности. Простейшая модель описывает её как энергию вакуума — неизменную характеристику квантового мира. Любые её изменения указывают на существование неучтенного компонента в «рецептуре» Вселенной. Это может быть как экзотическая частица, так и скрытый изъян в общей теории относительности Эйнштейна, что в перспективе способно привести к созданию новой фундаментальной теории физики.
«Похоже, мы стоим на пороге смены парадигмы, которая заставит нас иначе взглянуть на устройство космоса», — добавил Ишак-Бушаки.
Картографирование бездны
Впервые влияние темной энергии было зафиксировано в конце 90-х годов. Две независимые группы астрофизиков, наблюдая за сверхновыми, обнаружили, что наиболее удаленные объекты отдалились от Млечного Пути сильнее, чем ожидалось. Стало очевидно: расширение Вселенной происходит с ускорением.
Физики-теоретики предположили, что за этим стоит энергия самого пространства. В теории Эйнштейна была предусмотрена «космологическая постоянная» — субстанция с неизменной плотностью, создающая эффект отталкивания. Считалось, что источником являются квантовые поля, делающие пустое пространство энергетически насыщенным. В космических масштабах эта сила становится определяющей, раздвигая галактики. Однако современные инструменты DESI и DES достигли такого разрешения, которое позволяет проверить: действительно ли темная энергия статична или она подвержена изменениям.
Телескоп DESI обладает феноменальной точностью. Расположенный в Аризоне, он оснащен тысячами прецизионных роботизированных позиционеров. С 2021 года эти «глаза» фиксируют спектры миллионов галактик. За первый год работы было изучено шесть миллионов объектов, что позволило восстановить хронику расширения Вселенной на протяжении 11 миллиардов лет. Исследователи опирались на анализ барионных акустических осцилляций — гигантских структур, возникших в ранней Вселенной, которые служат эталоном для измерения космических расстояний.
В апреле 2024 года первые отчеты DESI намекнули на то, что за последние несколько миллиардов лет плотность темной энергии начала снижаться.
Ученые проявляли осторожность, называя полученные результаты «подсказками», а не окончательными доказательствами. История науки знает немало случаев, когда подобные аномалии исчезали при накоплении статистики.
«Возникал резонный вопрос: насколько надежны эти сигналы?» — поясняет Ким Бергхаус, теоретик из Калтеха. — «Многие скептики полагали, что это лишь статистический шум».
Осенью 2024 года был опубликован углубленный анализ, подтвердивший аномалию. «Мы вздохнули с облегчением», — признался Диллон Браут из Бостонского университета. Новые данные, охватывающие три года наблюдений, превратили осторожные предположения в серьезную научную проблему.
Масштаб открытий
Если в первый год выборка DESI составляла 6 миллионов галактик, то теперь она выросла до 15 миллионов. Это позволило реконструировать динамику расширения с беспрецедентной детализацией. В декабре 2024 года, после тщательной перепроверки алгоритмов, ученые подвели итоги.
Сами по себе данные по галактикам могли укладываться в рамки стандартной модели Lambda-CDM (где темная энергия неизменна). Однако при интеграции этих сведений с данными о реликтовом излучении и наблюдениями за тысячами сверхновых, отклонение от классической теории стало драматическим.
Если весной прошлого года статистическая значимость отклонения составляла 3,9 сигмы, то теперь она достигла 4,2 сигмы. С точки зрения математики вероятность того, что это случайность при верности старой модели, составляет примерно 1 к 30 000. Это сопоставимо с вероятностью выпадения «орла» 15 раз подряд.
Тот факт, что расхождение сохраняется даже при исключении отдельных наборов данных, говорит о системном характере явления. Команда проекта DES получила аналогичный результат: их анализ показал отклонение в 3,2 сигмы, которое исчезает, если допустить динамику темной энергии. «Мы видим стройную и согласованную картину», — подтвердил Троксел.
Тем не менее, интерпретация данных остается сложной задачей. Астрофизики отмечают странность: по данным DESI, темная энергия сначала словно набирала силу («фантомная фаза»), и лишь около 6 миллиардов лет назад начала затухать. Многие теоретики считают такое поведение неестественным и подозревают наличие скрытых систематических ошибок в расчетах ранних эпох.
Если же темная энергия действительно переменна, будущее Вселенной становится неопределенным: расширение может замедлиться вплоть до коллапса («Большое сжатие»), а может перейти в новую фазу неконтролируемого ускорения.
Конфликт теорий
Реакция научного сообщества на эти новости разделилась. Для сторонников теории струн, таких как Кумрун Вафа из Гарварда, постепенное рассеивание энергии пространства выглядит закономерным. В рамках их моделей практически невозможно создать стабильную вселенную с вечно положительной энергией — она обязана снижаться. «Вопрос лишь в том, насколько быстро это происходит», — поясняет Вафа.
С другой стороны, физики вроде Рафаэля Буссо из Беркли настроены скептически. По его мнению, энергия вакуума — фундаментальная константа, и доказательства её изменчивости должны быть неопровержимыми, чтобы перечеркнуть устоявшиеся принципы. «Пока речь идет о четырех сигмах, я не планирую менять свои убеждения», — иронизирует он.
Пока идут споры, телескоп в Аризоне продолжает работу. К 2027 году планируется создать третью карту, включающую уже 50 миллионов галактик. Это позволит окончательно прояснить, теряет ли «двигатель» Вселенной свою мощь. Космология вступает в эпоху больших перемен: старые модели Lambda-CDM трещат под натиском новых данных, и это лишь начало новой главы в изучении мироздания.
