Маятник качается в густом сиропе. В первые доли секунды он движется быстро, но сироп тормозит его, а потом вдруг становится жиже — и маятник снова ускоряется. Нечто похожее могло происходить с нашей Вселенной. Вскоре после Большого взрыва, когда мир был горячей плазмой, в нём ненадолго включилась тёмная энергия — загадочная сила, расталкивающая пространство. Она добавила «лишнего» расширения, из-за чего сегодня мы видим галактики разбегающимися чуть быстрее, чем ожидали.
Эта же энергия могла повлиять на свет, летящий сквозь космос. Подобно тому, как кристалл сахара поворачивает плоскость колебаний проходящего луча, ранняя тёмная энергия способна закручивать поляризацию реликтового излучения — древнего света, оставшегося от горячей юности Вселенной. Астрономы называют такой поворот космическим двойным лучепреломлением, и его следы ищут в данных с телескопов «Планк» и наземной установки ACT. Авторы новой работы проверили, как форма энергетического «маятника» — математически это потенциал с разной степенью крутизны — влияет на оба эффекта: и на лишнее расширение, и на поворот света.
Они перебрали три варианта: пологий, умеренный и очень крутой. Пологий потенциал провалился: чтобы воспроизвести поворот света, требовалась неестественно сильная связь с фотонами, а предсказания расходились с наблюдениями на разных угловых масштабах. Крутой потенциал тоже не подошёл. А вот умеренный сработал идеально. Он дал наилучшее совпадение с данными и стабильные, согласованные значения связи для обоих наборов наблюдений — словно один и тот же ключ подошёл к двум разным замкам.
Так умеренный потенциал не только смягчает напряжение Хаббла — спор о скорости расширения Вселенной, — но и естественно объясняет загадочный поворот поляризации. Это укрепляет позиции ранней тёмной энергии как моста между двумя, казалось бы, разными проблемами. Следующий шаг — проверить модель на новых данных, которые собирают сейчас обсерватории вроде «Эвклида» и будущих проектов по поляризации неба. Возможно, маятник ранней Вселенной всё-таки качается по умеренному закону.
как её написали авторы, на английском arXiv:2605.24341
Cosmic birefringence and the Hubble tension represent compelling challenges to the standard $$\Lambda$$CDM model. The early dark energy (EDE) model with potentials $$V(\phi) \propto [1-\cos(\phi/f)]^n$$ offer a unified framework to address both anomalies through energy injection near matter-radiation equality and parity-violating Chern--Simons coupling to photons. While previous studies have focused on $$n=3$$, the dependence of the birefringence signal on the potential index $$n$$ remains largely unexplored. We perform a comprehensive statistical analysis of axion-like EDE models with $$n=2$$, $$n=3$$, and $$n=\infty$$, using $$EB$$ cross-polarization data from Planck-$$EB$$ and ACT-$$EB$$. The $$n=2$$ model is severely disadvantaged, displaying extreme coupling values ($$gM_{\rm pl} \approx 69.912$$ for Planck, $$-40.726$$ for ACT), large $$\chi^2_{\rm min}$$ (144.52 and 86.93), and $$\Delta \chi^2<1$$ with many local minials. Conversely, $$n=3$$ achieves the best fits ($$\chi^2_{\rm min} = 65.70$$ and $$48.08$$) with consistent couplings ($$gM_{\rm pl} = -0.210 \pm 0.024$$ and $$-0.158 \pm 0.025$$) that accurately reproduce observations across all angular scales. We checked that the $$n=3$$ configuration represents the optimal choice for simultaneously addressing the Hubble tension and cosmic birefringence within a theoretically viable framework.
Поворот поляризации реликтового излучения на один градус соответствует тому, что свет, пролетев 13 миллиардов лет, «запомнил» взаимодействие с полем, которое включилось на срок короче миллиардной доли секунды.