Космологическая константа может оказаться и переменной

Значение параметра темной энергии w и скорости его изменения: полученная из наблюдательных данных область значений (зеленый овал) исключает космологическую постоянную (изображение с сайта phys.lsu.edu)

Изучение зависимости яркости гамма-всплесков от расстояния преподнесло сюрприз: свойства темной энергии, похоже, сами изменяются с течением времени.

Темная энергия — концепция, придуманная теоретиками, — ворвалась в повседневную жизнь астрофизиков всего лишь 8 лет назад (см. подробнее в брошюрах А. Д. Чернина Темная энергия вблизи нас и Физический вакуум и космическая анти-гравитация). Именно тогда было открыто, что наша Вселенная не просто расширяется, а расширяется с ускорением, и темная энергия оказалась единственной реалистичной теоретической моделью, описывающей такое поведение.

Темная энергия — это некое поле, пронизывающее всю Вселенную, которое обладает удивительным свойством: при положительной плотности энергии она создает отрицательное давление. Именно это и приводит к тенденции этого поля расширяться с ускорением, в процессе чего оно «увлекает за собой» целые галактики и их скопления. Обезразмеренный коэффициент пропорциональности между плотностью энергии и давлением, обозначаемый буквой w, является самым важным параметром темной энергии.

В принципе, возможны разные варианты темной энергии. Например, случай w = –1 отвечает космологической постоянной, а если w меньше, чем –1, то в эволюции Вселенной возможен сценарий «Большого Разрыва». Так или иначе, выяснение значения этого коэффициента крайне важно для понимания устройства нашей Вселенной.

Именно определением этого параметра занимался Брэдли Шэфер и его группа из Государственного университета Луизианы. Исследователи изучили параметры 52 гамма-всплесков, а именно их яркость и расстояние, на котором они наблюдались, и нанесли получившиеся точки на диаграмму «звездная величина — красное смещение».

Результаты этого исследования, представленные 11 января на ежегодной встрече Американского астрономического общества, преподнесли сюрприз.

Попытки описать полученные данные с учетом космологической постоянной или же вообще какого-либо варианта темной энергии с постоянным значением w не увенчались успехом. Вместо этого кривая, наилучшим образом описывающая данные наблюдений, отвечала темной энергии, которая сама изменяется с течением времени.

Синяя область на приведенном рисунке показывает те значения параметра w и скорости его изменения, которые были получены группой Шэфера. Объединяя ее с данными, полученными из анализа сверхновых (желтая область), можно получить уточненные значения параметров темной энергии (зеленый овал). Видно, что скорость изменения w получается существенно ненулевой и совсем не согласуется с предположением о космологической постоянной, отмеченной на диаграмме звездочкой.

Окончательные выводы пока делать рано. Однако уже в ближайшие пару лет ожидается, что статистика гамма-всплесков удвоится, а погрешности измерений станут меньше. И если подобные отклонения будут продолжать наблюдаться, можно уже будет уверенно говорить о новом важнейшем открытии в космологии.

См. также:
Evolving dark energy? — обсуждение этого результата в блоге Cosmic Variance, дополнительные комментарии автора исследования и дальнейшие ссылки.

Игорь Иванов