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.
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.