Темная энергия: постоянная или изменчивая? Суперкомпьютерные симуляции бросают вызов стандартной модели Вселенной
С начала XX века ученые собрали убедительные доказательства того, что Вселенная расширяется с ускорением. Эта загадочная сила, расталкивающая галактики, получила название «темная энергия» — фундаментальное свойство самого пространства-времени.
Десятилетия доминирующая космологическая модель, известная как ΛCDM (Лямбда-CDM), предполагала, что темная энергия является космологической постоянной — неизменной величиной на всем протяжении космической истории. Хотя это простое предположение стало краеугольным камнем современной космологии, оно оставило без ответа фундаментальный вопрос: а что, если темная энергия не постоянна, а меняется со временем?
Недавние наблюдения при помощи Прибора для спектроскопического исследования темной энергии (DESI) предоставили первые намеки на то, что стандартная модель может быть неверна. Данные DESI указывают на предпочтение модели с динамической темной энергией (DDE). Это открытие представляет собой значительное отклонение от ΛCDM и намекает на более сложную и богатую историю Вселенной. Однако оно же обнажает и серьезный пробел в знаниях: мы очень плохо понимаем, как изменяющаяся темная энергия могла повлиять на рост и эволюцию крупномасштабных структур — нитей и скоплений галактик.
Чтобы заполнить этот пробел, международная команда исследователей под руководством доцента Томоаки Ишиямы из Университета Тиба (Япония) провела одну из самых масштабных и детальных космологических симуляций на сегодняшний день. Используя японский суперкомпьютер «Фугаку», они запустили три различные высокоточные модели. Одна повторяла стандартную модель ΛCDM, две другие включали в себя динамический компонент темной энергии.
Сравнивая модели, ученые смогли изолировать влияние изменяющейся темной энергии и выяснили, что само по себе оно surprisingly невелико. Однако когда они включили в модель лучшие параметры, полученные из данных DESI (включая на 10% более высокую плотность материи во Вселенной), эффекты стали гораздо более выраженными. Бóльшая плотность материи усиливает гравитацию, что приводит к более раннему и эффективному формированию массивных скоплений галактик — космических «каркасов», на которых образуются галактики. Модель на основе данных DESI предсказала на 70% больше таких массивных скоплений в ранние эпохи существования Вселенной.
Кроме того, симуляции подтвердили наблюдаемые DESI барионные акустические осцилляции (BAO) — «отпечатки» древних звуковых волн, используемые в качестве «космической линейки». Модель с DDE предсказала смещение пика BAO на 3.71% в сторону меньших масштабов, что идеально совпало с реальными данными. Анализ распределения и кластеризации галактик также показал, что обновленная модель DDE значительно лучше соответствует наблюдениям, чем стандартная ΛCDM.
«Наши крупномасштабные симуляции демонстрируют, что вариации космологических параметров, в частности плотности материи во Вселенной, оказывают большее влияние на формирование структур, чем сам по себе компонент DDE», — поясняет доктор Ишияма.
Это исследование становится критически важным фундаментом для интерпретации данных будущих обзоров неба, таких как Subaru Prime Focus Spectrograph и следующие этапы работы DESI, которые promise предоставить еще более точные измерения. Если динамическая природа темной энергии подтвердится, это потребует кардинального пересмотра наших представлений о фундаментальных законах физики, управляющих Вселенной.
Возможно, темная энергия — это не просто константа, а динамическое поле, способное эволюционировать и взаимодействовать с материей. Или же нам указывают на неполноту теории гравитации Эйнштейна на космологических масштабах. Какой бы ни была истина, ясно одно: мы стоим на пороге новой революции в космологии, которая может переписать историю мироздания, и мощь современных суперкомпьютеров — наш главный инструмент в поисках ответов на эти вечные вопросы.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
