Космологи давно намагаються визначити, чи прискорене розширення Всесвіту зумовлене космологічною сталою (Λ-член в рівняннях загальної теорії відносності — Ред.), чи змінюється з часом вплив темної енергії. В новому аналізі, результати якого опубліковано в Physical Review D, Самсуззаман Афроз (Samsuzzaman Afroz) та Суводіп Мукерджі (Suvodip Mukherjee) з Інституту фундаментальних досліджень Тата в Мумбаї виявили ледь помітний вплив на висновок щодо природи темної енергії. Його суть в тому, що є незначна невідповідність між фундаментальним космологічним співвідношенням відстані та двома головними наборами даних, які космологи використовують для вимірювання властивостей темної енергії.

Цей результат ставить під сумнів обґрунтованість нещодавніх тверджень про те, що темна енергія може еволюціонувати з часом. Він, можливо, наближає науковців до вирішення однієї з найсуттєвіших космологічних проблем.

Постійна чи еволюційна?

Темна енергія — це досі незрозуміле явище, яке широко використовують космологи для пояснення прискореного розширення Всесвіту. Ця ідея вперше виникла завдяки загальній теорії відносності Айнштайна, але з моменту її появи дослідники довго сперечалися про те, чи є темна енергія постійною, чи вона насправді еволюціонує з часом, що має фундаментальні наслідки для нашого розуміння майбутньої долі Всесвіту.

Ключ до розгадки цієї таємниці криється в так званому рівнянні стану темної енергії: зовні простому співвідношенні, що описує співвідношення між її тиском і густиною. Його можна виміряти різними способами, але загалом усі вони пов’язані зі спостереженням за віддаленими об’єктами та вимірюванням того, як швидко вони віддаляються від нас. Це визначають за їхнім червоним зміщенням (зміщенням ліній в спектрі об’єкта в червону ділянку — Ред.).

«Колаборація DESI нещодавно повідомила про цікаві натяки, які свідчать про те, що рівняння стану темної енергії може змінюватися з червоним зміщенням», — пояснив Афроз. «Якщо цей результат підтвердиться, він стане знаковим відкриттям».

Надійність вимірювань

Поряд зі спостереженнями DESI, для вимірювання рівняння стану темної енергії науковці використовували різноманітні космологічні зонди. Однак досі було докладено небагато зусиль, щоб визначити, чи справді ці зонди є надійними з огляду на методологію їх застосування. У дослідженні Афроз і Мукерджі мали на меті внести нову ясність у цю нагальну космологічну проблему.

«Можливий спосіб перевірити надійність різних наборів даних полягає в тому, щоб перевірити, чи задовольняють ці набори даних деяким з головних співвідношень у космології, які є дійсними в рамках загальної теорії відносності», — зазначив Мукерджі. «Одним із таких співвідношень є співвідношення дуальності космічної відстані». Воно описує, як два незалежні виміри космічних відстаней мають бути нерозривно пов’язані.

«У нашому аналізі ми пропонуємо новий метод знаходження рівняння стану темної енергії з використанням двох різних наборів даних, а також перевіряємо стійкість цих двох незалежних зондів: наднових та «баріонних акустичних коливань» («baryon acoustic oscillations», BAO), — сказав Мукерджі. Ці коливання описують коливання щільності видимої матерії Всесвіту, які спричинені акустичними хвилями, що поширюються через первинну плазму в найдавніші моменти після Великого Вибуху.

Незначна невідповідність

Завдяки аналізу, дослідники виявили: набори даних як для наднових, так і для DESI загалом узгоджуються зі співвідношенням дуальності космічних відстаней, але з невеликою невідповідністю. Найважливіше те, що ця незначна невідповідність корелює зі зміщенням параметрів рівняння стану темної енергії від значень, очікуваних для космологічної сталої. Результати показують, що навіть незначна невідповідність може мати суттєві наслідки для зв’язку між рівнянням стану темної енергії та можливими систематичними помилками у вимірюванні розширення Всесвіту.

Афроз також заявив: «Це підтверджує наш висновок про те, що ще зарано стверджувати про надійне виявлення динамічної темної енергії».

Якщо відкриття індійських науковців буде підтверджено, воно може мати далекосяжні наслідки для розуміння космологами темної енергії. Окрім того, що невідповідності в наборах даних можуть спотворювати висновки про природу темної енергії, підхід, запропонований дослідниками, також може допомогти покращити сумісність між різними космологічними зондами в майбутньому.

«Наша нова методика буде корисною для спільного аналізу великого обсягу майбутніх наборів даних, щоб зробити надійні висновки щодо рівняння стану темної енергії», — сказав Мукерджі. «Це дасть змогу оцінити та пом’якшити будь-які потенційні систематичні ефекти між різними наборами даних, а також може допомогти у здійсненні надійних наукових відкриттів для розуміння загадкового космічного прискорення».

За інф. з сайту https://phys.org