Темная энергия не космологическая постоянная

Космологическая константа — основное объяснение тёмной энергии — работает только в том случае, если параметр w (соотношение давления и плотности) уравнения состояния тёмной энергии равен -1.

Однако свежие данные эксперимента Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) показывают, что -1 никак не получается. Исследование опирается на данные по взрывам сверхновых типа Ia, считающихся эффективным средством определения дистанций в дальнем космосе, поскольку энергия этой коллизии всегда одинакова. Тем самым, сверяя яркость, наблюдаемую астрономами, с этой величиной, всегда можно определить расстояние.

И по этим измерениям получается, что значение w равно -1,186.

«Если w таково, это значит, что самая простая модель, объясняющая тёмную энергию [посредством космологической константы], неверна», — полагает Армин Рест (Armin Rest) из Института космического телескопа (США), ведущий автор исследования. Учёный предупреждает: речь идёт о самой первой обработке новых данных, и с уверенностью говорить об этом пока рано, но всё же результат есть результат. Если анализ его группы верен, космологическая константа, некогда уже выбрасывавшаяся Эйнштейном на свалку, может начать второй тур по тому же маршруту.

Пока анализ основывается на информации лишь о 150 сверхновых типа Ia, наблюдавшихся в 2009–2011 годах первым телескопом системы Pan-STARRS.

Такие сверхновые взрываются, когда предшествующие им белые карлики достигают определённой пограничной массы, поэтому их вспышки всегда имеют одинаковую исходную энергию. После спектроскопических наблюдений света от сверхновой можно узнать уже не расстояние до неё, а то, насколько именно расширение Вселенной в районах, через которые прошёл свет от сверхновой на пути к Земле, повлияло на излучение от вспышки, которое мы видим.

Учёные сопоставили эти данные с наблюдениями «Планка» — евроспутника, занимающегося реликтовым излучением, — и тем самым получили основу для вычисления уравнения состояния тёмной энергии (ТЭ).

Многое можно было бы списать на особенности калибровки телескопов и физику сверхновых, не всегда ведущих себя в соответствии с моделями. Однако ранее к подобным выводам уже приходила другая группа исследователей, как раз так и поступившая — а значит, не отважившаяся на решительные выводы. Так что у группы г-на Реста пространство для манёвра не такое уж и большое: с космологической постоянной и впрямь что-то может быть не так.

Задуматься заставляет уже то, что w отличается от -1 для экспериментов трёх разных научных групп; какова возможная новая физика, стоящая за этим явлением? Точнее: что делать, если ТЭ не космологическая постоянная?

Столь странное значение w может указывать на то, что тёмная энергия не всегда была постоянной, она могла значительно варьироваться в течение истории Вселенной. Такой подход к ТЭ известен давно: ряд учёных считает, что речь идёт о некой квинтэссенции, или динамическом поле, энергетическая плотность которого может меняться в пространстве (то есть быть разной в разных регионах Вселенной) и во времени. Понятно, что такой подход не у всех вызывает восторг: если ТЭ действительно квинтэссенция, как впервые предположили в 1967 году, теоретически становится допустимым нарушение принципа эквивалентности, а то и варьирование физических постоянных в разных районах Вселенной, что, строго говоря, пока не находит особенного подтверждения в астрономических наблюдениях.

Как говорит Адам Рисс (Adam Riess), нобелиат-2011, награждённый за открытие тёмной энергии в конце 1990-х, следующие год–два и аналогичные работы по проекту Pan-STARRS либо подтвердят, либо опровергнут выводы группы Армина Реста. И если случится первое, физику ждут большие перемены.