Тёмная энергия, которая передумала экспресс
Надувной шар сначала раздувается медленно, а потом вдруг — всё быстрее и быстрее, словно кто-то подкачивает его изнутри. Примерно так ведёт себя наша Вселенная: галактики разбегаются с ускорением. Виновницу этого разгона называют тёмной энергией. В простейшем варианте она похожа на ровный гул — космологическую постоянную, которая не меняется со временем. Но что, если этот гул иногда срывается на вой, а потом снова стихает?
В новой работе физики рассмотрели именно такой сценарий в рамках теории гравитации Хорндески — это как если бы к обычной эйнштейновской гравитации добавили дополнительные колёсики и рычажки, позволяющие пространству-времени растягиваться хитрее. Ключевую роль здесь играет почти сохраняющийся скалярный заряд — что-то вроде заводной пружины, которая медленно раскручивается, подталкивая расширение. Теория предсказывает, что тёмная энергия может пересекать границу w = −1. Параметр w — это как «упругость» тёмной энергии: если w ровно −1, энергия похожа на идеально равномерный туман; если w становится меньше −1, туман начинает сгущаться, и расширение идёт ещё быстрее — это называют фантомным поведением.
Авторы выделили три возможных способа, которыми тёмная энергия может пересечь эту границу. Каждый сценарий проверили на соответствие современным данным — и ни один не подошёл. Оказалось, что простые модели, где переход случается лишь однажды, а потенциал поля не содержит космологической постоянной, плохо стыкуются с тем, что видят телескопы. Это как пытаться описать мелодию одной нотой: формально можно, но слух режет.
Чтобы не быть голословными, учёные выложили в открытый доступ интерактивное веб-приложение. Там любой желающий может покрутить параметры и посмотреть, как меняется эволюция Вселенной. Возможно, более сложные версии теории — с несколькими переходами или иным потенциалом — ещё смогут объяснить наблюдаемый разгон. Но пока вывод отрезвляющий: капризная тёмная энергия не хочет укладываться в простые рамки. Так надувной шар нашей Вселенной продолжает раздуваться, а мы всё ищем того, кто нажимает на насос.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2605.26259
Cosmology where the effective dark energy crosses $$w=-1$$ can be realized in Horndeski gravity with shift symmetric terms plus a linear potential. We highlight the special role of the nearly conserved scalar charge. The theory is highly predictive for the early phantom behavior and we identify three ways to cross $$w=-1$$. None of them recreate conditions indicated by current data very well. The major lesson is that such modified gravity with a potential lacking a cosmological constant and only crossing $$w=-1$$ once (hence the less elaborate models) has difficulty fitting current data. We provide an online interactive application solving the system of evolution equations, for the reader to explore various scenarios at will.
Параметр w для тёмной энергии измерен с точностью около 5%, и пока он почти неотличим от −1 — но даже крошечное отклонение означало бы, что расширение Вселенной закончится Большим разрывом.
В романе «Последний вопрос» Азимова человечество сталкивается с неотвратимым угасанием Вселенной — но там тёмная энергия ведёт себя смирно, без фантомных фокусов.