Темная энергия остается одной из главных загадок современной космологии. Именно ее считают причиной ускоренного расширения Вселенной, открытого еще в конце 1990-х годов по данным наблюдений сверхновых типа Ia. Согласно нынешней космологической модели (ΛCDM), темная энергия описывается так называемой космологической постоянной («лямбда») — неизменной во времени величиной.
В последние годы, однако, появились намеки, что ее свойства могут меняться по мере эволюции Вселенной. Особое внимание привлекли результаты коллаборации DESI — проекта, который строит самую подробную трехмерную карту галактик, а также измеряет барионные акустические осцилляции — своеобразные «отпечатки» ранней Вселенной в распределении материи. Это важно, поскольку если темная энергия действительно меняется, Вселенную может ожидать совсем иной исход, чем считалось.
Обычно, чтобы уточнить свойства темной энергии, ученые объединяют разные типы наблюдений. Сверхновые позволяют измерять так называемое расстояние светимости — то, насколько тусклыми выглядят другие далекие объекты. Данные DESI, в свою очередь, дают информацию о расстояниях по распределению галактик в крупномасштабной структуре Вселенной.
Между этими двумя величинами, как гласит Общая теория относительности (ОТО), существует фундаментальная связь — так называемое соотношение дистанционной двойственности (Cosmic Distance Duality Relation, CDDR). Если измерения верны и не содержат скрытых систематических ошибок, соотношение будет выполняться в рамках стандартной физики и предположений ОТО.
Чтобы проверить соотношение, Самсуззаман Афроз (Samsuzzaman Afroz) и Суводип Мукхерджи (Suvodip Mukherjee) из Института фундаментальных исследований Тата (Индия) сопоставили каталог сверхновых Pantheon+ с данными DESI DR2. Оказалось, два набора данных плохо согласуются между собой: связь между расстояниями меняется с красным смещением, то есть зависит от эпохи Вселенной. Это указывает на неучтенные систематические эффекты, например ошибки калибровки сверхновых, влияние космической пыли или особенности обработки данных.
В модель также ввели специальные параметры, описывающие возможное нарушение CDDR, и заново рассчитали свойства темной энергии. Результаты показали, что сигнал о ее вероятной эволюции заметно ослабевает. Значит, параметры модели вновь становятся совместимы с космологической постоянной — самым простым вариантом, используемым в ΛCDM-модели.
Исследование, опубликованное в журнале Physical Review D, выявило важную проблему: хотя объединение огромных массивов данных позволяет получить точные результаты, они не обязательно верны. Если в одном из наборов скрыта даже небольшая систематическая ошибка, совместный анализ может создать иллюзию новой физики. Авторы научно работы сравнили это с наложением двух смещенных изображений: картинка становится резче, но объект оказывается не на своем месте.
Отметим, что статья напрямую не опровергает результаты DESI. Она показывает необходимость дополнительных проверок перед объявлением о возможном открытии новой физики. В будущем подобные тесты намерены применять ко всем крупным космологическим обзорам, включая данные будущей обсерватории имени Веры Рубин, космического телескопа «Нэнси Грей Роман» и наблюдений гравитационных волн.