Через три минуты после Большого взрыва Вселенная играла свою первую симфонию. Это был Большой взрыв нуклеосинтез — образование лёгких ядер, где каждый элемент звучал своей нотой, а темп задавался расширением пространства. Стандартный ритм, предсказанный уравнениями Фридмана, разводил протоны и нейтроны, не давая им слишком быстро слипаться. В этой партитуре дейтерий — хрупкий изотоп водорода с одним нейтроном — был самой чувствительной скрипкой: малейшее ускорение темпа грозило заглушить его голос. Георгий Гамов в 1940-х первым записал ноты этой космической симфонии, а Жорж Леметр ещё раньше вывел ритм расширения — закон Хаббла в его современном понимании.
Сегодня астрономы слышат эту музыку в двух независимых записях. Реликтовое излучение (микроволновый фон, дошедший от эпохи рекомбинации) задаёт барионную плотность — общий вес оркестра — с точностью до полупроцента. А наблюдения первичного дейтерия в древних облаках дают его обилие с погрешностью в один процент. Но две партитуры не сходятся: расхождение достигает 3,1σ. Напряжение усиливают модели ранней тёмной энергии (EDE), предложенные для разрешения знаменитой проблемы постоянной Хаббла. Адам Рисс, открывший ускорение Вселенной, первым заметил эту разладку: если в юную Вселенную добавить чуть больше загадочной тёмной энергии, барионов потребуется больше. Но тогда дейтерия остаётся слишком мало — его выжигает дополнительный жар.
Идея пришла откуда не ждали: а что если ускорение было не постоянным, а кратким импульсом? Так в симфонии нуклеосинтеза появляется «очень ранняя тёмная энергия» (vEDE) — лёгкое скалярное поле, которое на мгновение ускоряет темп, а затем исчезает. Ключевой момент — температура 3,4×$10^8$ K, когда гелий-4 уже отзвучал, а дейтерий ещё догорает. Численные расчёты на коде PRIMAT показали: 9-процентное ускорение ($δ_D$ = 0,087) в этот узкий интервал сохраняет наблюдаемое обилие дейтерия (примерно 2,5×10⁻⁵) и почти не меняет гелий. Согласно вычислениям, обилие дейтерия зависит от плотности барионов гораздо сильнее, чем гелий: D/H ∝ $ω_b^{-1.65}$. Именно поэтому такой чувствительный индикатор отзывается даже на слабое дуновение дополнительной энергии. Относительное ускорение $δ_D$ = $H_{tot}$($T_D$)/$H_{std}$($T_D$) − 1 показывает, насколько темп превышал стандартный в момент $T_D$. С помощью байесовского анализа учёные сравнили модели. Стандартный сценарий давал расхождение 3,1σ. Постоянный избыток излучения не улучшал картину. А vEDE снизила статистическое напряжение до 0,7σ — практически идеальное согласие, а логарифм критического красного смещения ограничен сверху: log₁₀ $z_c$ < 8,3. Информационный критерий Акаике также решительно предпочёл прерывистое ускорение.
Результат показывает, что симфония первых минут была сложнее, чем казалось. Очень ранняя тёмная энергия не просто вливает энергию, но делает это в строго определённый такт. Такая тонкая настройка намекает на существование целого спектра аксионоподобных полей — «аксиверса», пронизывающего историю Вселенной от инфляции до современного ускорения. Подобно скрытым инструментам в оркестре, эти поля могли звучать в разные эпохи, и vEDE — лишь один обнаруженный голос. Впереди — анализ полного набора данных: реликтового излучения, крупномасштабной структуры, сверхновых и обилий лёгких элементов. Вселенская симфония продолжается — и каждый новый аккорд приближает к разгадке.
За время, пока читается этот абзац, во Вселенной могло бы родиться всё её нынешнее количество дейтерия — если бы темп расширения в первые минуты был на 9% выше стандартного всего в течение доли секунды.