Три лица космоса: геометрия, рост и начало экспресс
Стандартная космологическая модель ΛCDM (включающая тёмную энергию и холодную тёмную материю) — это партитура космической симфонии. Она описывает, как после Большого взрыва расширялось пространство. Как сгущалась тёмная материя. Как зажигались галактики. Долгое время всё звучало безупречно. Но в последние годы некоторые ноты фальшивят — например, измерения скорости расширения разными способами дают чуть разные числа.
Чтобы понять, где именно разлад, астрофизики разложили симфонию на отдельные партии. Первая — геометрия: она отвечает за кривизну и расширение пространства. Впервые эту партию услышал Эдвин Хаббл. Вторая — рост: он управляет сгущением тёмной материи в комки, а затем и в скопления. Третья — ранняя Вселенная, эпоха до того момента, когда мир стал прозрачным. Этот сценарий предложил Жорж Леметр.
Для каждой партии собрали свои инструменты. Геометрию поверяли с помощью сверхновых (тех самых, что помогли Солу Перлмуттеру открыть ускорение) и барионных акустических осцилляций (волн плотности в ранней Вселенной). Рост изучали по распределению галактик и слабому линзированию (искажению света далёких объектов гравитацией). А о ранней Вселенной рассказывало реликтовое излучение (послесвечение Большого взрыва).
И выяснилось: геометрическая и ранняя партии играют плотность материи немного по-разному. Разница составила около 2σ.
Любопытно, что партия роста отлично гармонирует и с геометрией, и с ранней Вселенной. Конфликта в формировании структур нет — расхождение прячется именно между геометрией и эпохой до рекомбинации (времени, когда атомы водорода захватили электроны и Вселенная стала прозрачной).
Пока статистическая значимость невелика. Но данные копятся. Новые обзоры неба — такие как DESI и будущие телескопы — дадут больше ясности. Либо разногласие растворится, либо станет настолько громким, что заставит переписать партитуру. И тогда дирижёрам космической симфонии — космологам — придётся искать новые ноты.
Оригинальная аннотация
как её написали авторы, на английском arXiv:2607.28326v1
While the $$\Lambda$$ cold dark matter ($$\Lambda$$CDM) model can successfully reproduce the measurements of many cosmological probes, some discrepancies have recently emerged. Therefore, it is necessary to test the standard cosmological model for consistency. An important stress test is to separate the influence of different cosmological regimes on the parameter inference. We treat three regimes separately here: geometry, growth, and the early universe. The geometrical regime concerns the expansion and curvature history, while the growth regime governs structure formation and the early-universe regime affects physics prior to recombination. Previous analyses have performed the split between geometry and growth, whereas we also consider the early universe influence separately. We perform this split for the present day matter density parameter $$\Omega_{\rm m}$$ using multiple cosmological observables. The used data are galaxy clustering and weak lensing statistics (3x2pt) from the Dark Energy Survey (DES), cosmic microwave background (CMB) data from Planck, spectroscopic baryon acoustic oscillations (BAO) from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), type-Ia supernovae (SNe Ia) samples from Pantheon+, and redshift-space distortions (RSD) from a collection of galaxy surveys. For each of these probes, we introduce a phenomenological split into these three regimes. This work shows a strong correlation between the geometric and the early regime for the matter density, but no strong correlation between the growth regime and the others. All regimes are compatible in the posterior distribution, however the difference between the geometry and the early regimes, $$\Delta\Omega_{\rm m}^{\rm geo,early}$$, is 2$$\sigma$$ apart from 0.
Разница в два стандартных отклонения означает, что вероятность случайного совпадения примерно 5% — достаточно, чтобы заинтересовать учёных, но слишком мало для объявления открытия.