Тёмная энергия могла однажды сменить знак и переписать всю историю Вселенной
Физики нашли в альтернативной теории гравитации сценарий, при котором эффективная плотность тёмной энергии в молодой Вселенной могла быть отрицательной, а затем стать положительной. Если модель выдержит проверку наблюдениями, она поможет объяснить, почему космологические измерения время от времени намекают, что тёмная энергия менялась вместе со Вселенной.
В стандартной космологической модели тёмную энергию обычно описывают космологической постоянной: её плотность не меняется со временем. Авторы новой работы обратились к менее изученной ветви телепараллельной гравитации f(T). Общая теория относительности объясняет гравитацию искривлением пространства-времени, а телепараллельное описание строит уравнения на другой геометрической величине, кручении пространства-времени.
Исследователи проверили экспоненциальную версию f(T) и сняли привычное ограничение, которое требует положительной плотности тёмной энергии на протяжении всей истории космоса. Расчёты показали вторую ветвь решения: в ранней Вселенной эффективная плотность тёмной энергии принимает отрицательные значения, затем проходит через ноль при красном смещении около 1,5 и становится положительной. Такой переход произошёл бы примерно 9,5 млрд лет назад.
Физики не добавляли смену знака в уравнения вручную. Нужная ветвь появляется из самой математической структуры модели, причём выбор зависит от современной плотности вещества. Авторы также показали, что в областях с высокой плотностью отклонения от общей теории относительности подавляются. Поэтому модель способна пройти строгие проверки гравитации в пределах Солнечной системы, хотя космологическую часть ещё предстоит полноценно сопоставить с наблюдениями.
Интерес к подобным идеям подогрели измерения DESI. Первые три года наблюдений усилили намёки на то, что влияние тёмной энергии может меняться со временем. Однако картина остаётся спорной: более свежий анализ DESI по распределению межгалактического водорода лучше согласуется со стандартной моделью ΛCDM. Авторы DESI допускают, что прежние признаки переменной тёмной энергии могут ослабнуть по мере накопления данных или потребуют более сложного объяснения.
Расширенная версия новой модели интересна ещё по одной причине. Она допускает более высокую современную скорость расширения Вселенной, сохраняя согласие с реликтовым излучением. Такой вариант потенциально может смягчить напряжение Хаббла, то есть многолетнее расхождение между разными способами измерить скорость расширения космоса.
Пока смена знака тёмной энергии остаётся теоретическим сценарием, а не обнаруженным свойством Вселенной. Проверить идею помогут точные измерения расширения космоса, роста галактических структур и гравитационного линзирования. Если необычная ветвь f(T) выдержит такие тесты, физики получат конкретный механизм, способный объяснить поведение тёмной энергии без искусственного переключения её свойств в заданный момент истории Вселенной.