Новая модель темной энергии предсказала конец ускоренного расширения Вселенной
Модель темной энергии предполагает, что ускоренное расширение Вселенной может быть временным: через миллиарды лет оно начнет замедляться, поскольку свойства темной энергии постепенно меняются. Если этот сценарий верен, Вселенную ждет совсем иное будущее.
О том, что Вселенная расширяется все быстрее, ученые узнали в конце 1990-х годов, наблюдая за далекими сверхновыми. Чтобы объяснить этот эффект, физики ввели понятие темной энергии — неизвестной составляющей Вселенной, которая, как считается, ответственна за ускоренное расширение космоса.
Согласно Стандартной космологической модели, по мере расширения пространства обычное вещество становится все более разреженным. Но с темной энергией все иначе: ее плотность не уменьшается. Поэтому со временем обычная материя играет все меньшую роль, а темная энергия начинает преобладать, поддерживая ускоренное расширение космоса. Если ее свойства не изменятся, этот процесс будет продолжаться практически бесконечно.
Физик Джанмассимо Тазинато (Gianmassimo Tasinato) из Университета Суонси (Великобритания) рассмотрел темную энергию и материю как компоненты единой системы, которая со временем стремится к своеобразному равновесию. При этом соотношение между их плотностями постепенно приближается к постоянному значению.
По мере приближения к равновесию свойства темной энергии меняются. Сегодня она обеспечивает ускоренное расширение Вселенной, однако в модели Тазинато эта способность постепенно исчезает. В далеком будущем плотность темной энергии начнет уменьшаться примерно так же, как плотность материи, и расширение Вселенной перестанет ускоряться.
То есть в новой модели нынешняя эпоха ускоренного расширения — лишь временный этап. Вселенная не остановится и не начнет сжиматься, но будет расширяться все медленнее. Темная энергия при этом не исчезнет полностью, а станет по своим свойствам куда ближе к материи.
Чтобы проверить, насколько такой сценарий вообще соответствует реальной Вселенной, физик сравнил расчеты с несколькими наборами наблюдений. В анализ вошли данные DESI о распределении галактик и крупномасштабной структуре космоса, результаты миссии Planck, посвященной изучению реликтового излучения, а также несколько каталогов сверхновых типа Ia.
Выяснилось, что модель с постепенно меняющимися свойствами темной энергии в некоторых сочетаниях данных описывает наблюдаемую Вселенную лучше, чем вариант, в котором ее свойства остаются постоянными. Однако преимущество пока недостаточно велико, чтобы считать это доказательством того, что темная энергия действительно меняется со временем. Подробнее о появившихся в данных DESI признаках меняющейся темной энергии Naked Science рассказывал здесь.
Есть у модели Тазинато и теоретическое ограничение. Она хорошо описывает расширение Вселенной в целом, но пока не может так же надежно объяснить, как на ее фоне должны развиваться небольшие неоднородности вещества, из которых позже формируются галактики и другие структуры. В простейших вариантах модели расчеты становятся нестабильными, значит, модель требует доработки.
Тем не менее результаты научной работы, опубликованной на сервере препринтов arXiv.org, показали, что вечное ускорение не единственный сценарий, совместимый с современными наблюдениями. Если будущие данные подтвердят, что темная энергия действительно изменяется, нынешняя эпоха может оказаться переходным этапом, после которого Вселенная перейдет к более медленному расширению.
Отметим также, что Naked Science писал о теории, в рамках которой скорость расширения Вселенной меняется естественным образом, еще в 2021 году, до того, как у коллаборации DESI появились нынешние данные о том, что это реально происходит.
Telegram 
Дзен 
VK 
