Американські астрофізики спростували космологічну константу Ейнштейна

Астрофізики з Чиказького університету розробили нові фізичні моделі, які свідчать, що темна енергія — сила, що прискорює розширення Всесвіту, — може змінюватися з часом. Дослідження, опубліковане у Phys­i­cal Review D, спирається на дані з масштабних космологічних проєктів, зокрема Dark Ener­gy Sur­vey (DES) та Dark Ener­gy Spec­tro­scop­ic Instru­ment (DESI), які показують, що темна енергія може не бути сталою властивістю простору, як вважалося раніше.

За словами професора Джоша Фрімана, який очолював дослідження разом із науковцем Anowar Sha­jib, такі результати можуть означати, що темна енергія — не «космологічна константа» Ейнштейна, а динамічне явище. Моделі, запропоновані дослідниками, базуються на теорії надлегких частинок — аксіонів, які можуть поводитися як поле, що з часом змінює свою енергію. За розрахунками, темна енергія залишалася сталою протягом перших кількох мільярдів років історії Всесвіту, а потім почала поступово зменшуватися приблизно на 10%.

Сукупні обмеження з усіх основних наборів даних у нашій фізично обґрунтованій моделі динамічної темної енергії виключають стандартну модель на 99,6 %, що означає, що розширення Всесвіту прискорюється повільніше. Джерело: Ановар Шаджиб

Автори зазначають, що їхні фізично обґрунтовані моделі краще узгоджуються з сучасними спостереженнями, ніж стандартна теорія незмінної темної енергії. Це узгоджується з результатами кількох незалежних космологічних досліджень, які фіксують уповільнення темпів прискорення розширення Всесвіту. Моделі також передбачають, що у далекому майбутньому Всесвіт уникне сценаріїв «Великого розриву» чи «Великого стискання», натомість поступово охолоне та розширюватиметься до стану, який астрофізики називають «Великим замерзанням».

Фотографія з проекту «Дослідження темної енергії». Автор: Ановар Шаджиб

«Ми тепер точно знаємо, скільки темної енергії міститься у Всесвіті, але не розуміємо, що це таке», — зазначив Фрімен. — «Якщо наші моделі підтвердяться, ми можемо стояти на порозі відкриття нової частинки природи — аксіона, маса якого у 10³⁸ разів менша за масу електрона». Дослідники наголошують, що майбутні місії — такі як Vera Rubin Obser­va­to­ry LSST і подальші спостереження DESI — дадуть змогу остаточно перевірити, чи є темна енергія сталою, чи вона справді змінюється.

Шаджиб додав, що ця робота — кульмінація двох десятиліть збору даних різними космологічними експериментами: «Ми вперше за 20 років бачимо натяк на те, що темна енергія може еволюціонувати. Якщо це підтвердиться, це стане найважливішим кроком до розуміння фундаментальної фізики та майбутнього нашого Всесвіту».