Выход за рамки стандартной космологической модели: учёные выявили аномалии в данных о тёмной материи

Команда космологов представила углублённые результаты анализа изменений плотности энергии тёмной материи, основываясь на информации из ведущих астрофизических проектов. Исследование проверяет применимость стандартной модели ΛCDM, согласно которой тёмная материя не взаимодействует с тёмной энергией, а её плотность снижается пропорционально кубу масштаба Вселенной, описываемому формулой ρDM(a) = ρDM,0a^-3?¹⁺β?. Величина β характеризует отклонения от традиционного сценария: при β = 0 модель совпадает с ΛCDM.

Исследователи использовали данные из первого релиза Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), включая измерения барионных акустических осцилляций (BAO — «отпечатки» ранней Вселенной), расстояния, определенные спутником Planck (космический микроволновый фон, CMB), темпы расширения Вселенной (метод космических хронометров, CC), наблюдения за сверхновыми типа Ia (SNIa, каталог Pantheon) и искажения в распределении галактик (RSD).

При объединении данных DESI, CMB и CC значение β оказалось близким к нулю, что подтверждает модель ΛCDM. Однако интеграция данных SNIa смещает β до -0,0080, а добавление RSD изменяет его до -0,0073, указывая на возможные отклонения от стандартной модели на уровне 1σ (низкая статистическая значимость, но заметный тренд).

Для разграничения возможностей взаимодействия тёмной материи и энергии, исследователи применили критерий Акаике (AIC), который учитывает сложность моделей. Анализ показал: использование DESI, CMB и CC подтверждает преимущество стандартной модели ΛCDM. Но добавление SNIa и RSD делает модель с дополнительным взаимодействием более обоснованной. Это противоречие указывает на зависимость результатов от исходных данных — ключевая задача современной космологии.

Сравнение с прежними исследованиями выявило неоднозначные результаты. Например, исследования с данными крупных структур Вселенной (LSS) и DESI BAO показывают более точные оценки β и отклонения от ΛCDM. Тем не менее, несоответствия между результатами на различных выборках SNIa остаются неясными. Авторы подчёркивают, что даже небольшие систематические ошибки могут сильно повлиять на выводы.

Результаты исследования ставят перед космологией новые вопросы. Во-первых, являются ли отклонения в β (до -0,0080) указанием на новые физические явления или лишь следствием аналитических ошибок? Во-вторых, как устранить противоречия между различными наборами данных? Для ответов требуется полный доступ к данным DESI, запланированный на 2025 год, и новые наблюдения за крупномасштабными структурами. Нынешние результаты уже показывают, что комбинация данных DESI BAO, CMB и LSS способствует более точному тестированию моделей.

«Хотя отклонение в 1σ недостаточно для пересмотра ΛCDM, его стабильность в разных данных заслуживает внимания, — заявляют авторы. — Если будущие эксперименты подтвердят взаимодействие тёмной материи и энергии, это открытие станет первым шагом за границы стандартной космологической модели».

Источник: iXBT