Космологическая кухня полна невидимых ингредиентов. Тёмная материя, словно невидимый каркас, удерживает галактики от разлёта, а тёмная энергия, как дрожжи в тесте, заставляет пространство расширяться всё быстрее. Но что, если эти два компонента не просто соседствуют, а активно обмениваются энергией?
Такую модель — с экспоненциальным потенциалом и связью между тёмной энергией и тёмной материей — проверила команда астрофизиков. Для этого они обратились к данным трёх главных космологических обзоров. Первый — реликтовое излучение, зафиксированное спутником Planck. Второй — барионные акустические осцилляции (звуковые волны ранней Вселенной, застывшие в распределении галактик) из обзора DESI. Третий — наблюдения сверхновых проекта DES-Dovekie. Результат удивил: когда сумма масс нейтрино (лёгких частиц-призраков) зафиксирована на уровне 0.06 эВ, связь между тёмными компонентами проявляется с уверенностью более трёх сигм.
Самое интригующее — направление перетока энергии. Данные предпочитают сценарий, где параметр связи тёмной энергии отрицателен: энергия переходит от тёмной материи к тёмной энергии. В этом случае эффективное уравнение состояния (EoS) — величина, описывающая «упругость» тёмной энергии, — пересекает значение минус единица. Так она попадает в фантомный раздел — область, где тёмная энергия становится ещё более агрессивной, чем космологическая постоянная Эйнштейна. Если же разрешить массам нейтрино принимать отрицательные эффективные значения (что само по себе загадка), то различие между моделями с пересечением и без стирается — обе одинаково хорошо описывают наблюдения.
Отрицательная масса нейтрино в эффективном смысле — не ошибка, а математический трюк, который иногда появляется в сложных космологических моделях. В реальности масса покоя частицы не может быть отрицательной, но в уравнениях это может означать, что мы упускаем какую-то новую физику.
В романе «Ложная слепота» Питера Уоттса инопланетная форма жизни использует тёмную материю как среду обитания — возможно, перетоки энергии между тёмными секторами когда-нибудь помогут нам заглянуть в такой скрытый мир.