Космологическая стандартная модель — это фундаментальная теоретическая схема, описывающая эволюцию Вселенной, — похожа на рецепт пирога, где всё строго отмерено: тёмная материя — гипотетическая форма материи, не участвующая в электромагнитных взаимодействиях, — как мука без комочков (давление ноль), а тёмная энергия — загадочная субстанция, ответственная за ускоренное расширение Вселенной, — как идеальный разрыхлитель (уравнение состояния строго минус единица). Но что, если мука чуть влажная, а разрыхлитель выдохся? Именно это проверили авторы работы, используя свежие данные о расстояниях во Вселенной от проекта DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument, спектроскопический обзор галактик для измерения расширения), сверхновых и реликтового излучения — микроволнового фона, оставшегося от Большого взрыва.
Они разрешили параметрам, описывающим давление тёмной материи и тёмной энергии, меняться одновременно. Результат удивил: для тёмной материи получили крошечное, но не нулевое давление — примерно 0.00097 от её плотности энергии. Для сравнения, давление света внутри лампочки в миллиарды раз сильнее. Для тёмной энергии значение оказалось около -0.938, а не строго -1. Оба стандартных значения оказались под вопросом на уровне примерно двух сигм — это статистическая мера отклонения, как если бы монетка два раза подряд упала на ребро.
Авторы пошли дальше и допустили, что тёмная энергия может меняться со временем, в том числе переходить через «фантомную границу» (w=-1) — порог, за которым уравнение состояния становится меньше -1, что ведёт к экзотическим сценариям. Оказалось, что если такой переход разрешён, то давление тёмной материи может быть нулевым. Но если запретить этот переход — как в моделях квинтэссенции, где тёмная энергия похожа на медленно скатывающийся шарик по пологому потенциалу, — то небольшое положительное давление тёмной материи снова становится предпочтительным. Любопытно, что модель без фантомного перехода, но с ненулевым давлением тёмной материи, даже чуть лучше описывает данные, чем популярная модель с переходами. Это намекает: возможно, странности в поведении тёмной энергии — на самом деле отражение неучтённых свойств тёмной материи.
Давление тёмной материи, если оно существует, в триллионы раз слабее давления света от обычной лампочки — чтобы его заметить, нужны наблюдения за всей видимой Вселенной.
В романе «Тёмный лес» Лю Цысиня неизвестные свойства тёмной материи становятся ключом к межзвёздной войне — но здесь пока речь о мирном уточнении космологических рецептов.