Физики долгие годы считали темную энергию космической константой, монотонно и неизменно ускоряющей расширение Вселенной. Однако анализ забытой ветви одной из альтернативных теорий гравитации показал, что миллиарды лет назад эта загадочная сила могла работать «в минус», имея отрицательную плотность.
Ключевые тезисы:
- Стандартная модель ΛCDM предполагает, что плотность темной энергии неизменна, однако данные инструмента DESI указывают на ее возможную эволюцию.
- Изучение неиспользованной ранее математической ветви телепараллельной гравитации показало естественный механизм смены знака темной энергии с отрицательного на положительный.
- Новая модель требует такого же количества параметров (шести), как и стандартная, и может помочь решить космологическую проблему напряжения Хаббла.
Международная группа физиков установила, что в рамках телепараллельной теории гравитации плотность темной энергии могла быть отрицательной в ранней Вселенной, а затем стать положительной 9,5 миллиардов лет назад.
На протяжении космической истории темная энергия должна была вести себя одинаково в любую эпоху — так гласит стандартная космологическая модель. Но накапливающиеся наблюдения все настойчивее расшатывают этот фундамент. Данные спектроскопического инструмента темной энергии (DESI), составляющего самую масштабную трехмерную карту Вселенной, намекают на то, что влияние темной энергии со временем эволюционировало.
В марте 2025 года коллаборация DESI опубликовала результаты анализа первых трех лет наблюдений. В сочетании с данными о реликтовом излучении, сверхновых и слабом гравитационном линзировании, эти выводы подкрепили догадки о том, что темная энергия — не просто статичная космологическая постоянная. Хотя статистическая значимость этих отклонений пока варьируется в зависимости от набора данных и не дотягивает до железобетонного статуса «научного открытия», сам прецедент заставляет ученых искать новые теоретические объяснения.
Телепараллельная гравитация и свернутые с пути физики
Что, если темная энергия действительно непостоянна? Именно этим вопросом задалась международная исследовательская группа под руководством профессора Озгюра Акарсу из Стамбульского технического университета (ITU). В 2025 году команда опубликовала статью в журнале Physical Review D, где обратилась к альтернативной концепции — телепараллельной f(T) гравитации.
В отличие от эйнштейновской общей теории относительности, где гравитация описывается через искривление пространства-времени, телепараллельная гравитация опирается на его «скручивание» (кручение). Физики годами экспериментировали с этой математической моделью, пытаясь объяснить ускоренное расширение космоса. Но, как это часто бывает, ученые дружно шагали по одной и той же проложенной дороге, унаследовав от ОТО жесткое правило: плотность темной энергии обязана всегда быть положительной.
Акарсу и его коллеги — доктор Н. Мерве Узун, аспирант Биляль Булдук, профессор Нихан Катырджи из Университета Догуш и профессор Антонио Де Феличе из Института теоретической физики Юкавы при Киотском университете — решили свернуть с натоптанной тропы. Они намеренно убрали это ограничение и заглянули в ту математическую ветвь уравнений, которую их предшественники благополучно игнорировали как «неправильную».
И результаты оказались впечатляющими. Отвергнутая ранее часть теории естественным образом описала необычную форму темной энергии, чья плотность в первые несколько миллиардов лет существования Вселенной была отрицательной. Лишь позднее, примерно 9,5 миллиардов лет назад (при красном смещении около z ≈ 1,5), эта величина пересекла нулевую отметку и стала положительной — именно такой, какой астрономы фиксируют ее сегодня.
Два сценария космической эволюции в этой модели развиваются при совершенно одинаковом количестве материи в современной Вселенной. При этом необычное поведение темной энергии не было добавлено в формулы искусственно. Модель использует ровно столько же космологических параметров (шесть), сколько и стандартная модель ΛCDM. Никаких дополнительных свободных переменных ради красивого результата вводить не пришлось. Более того, в плотных средах отклонения от теории Эйнштейна подавляются сами по себе, что позволяет модели успешно проходить строгие тесты на гравитацию внутри Солнечной системы.
Для Акарсу и его соавторов это открытие не стало случайностью. Несколько лет назад они разработали модель ΛsCDM, где космологическая постоянная меняет знак. Этот сценарий прекрасно согласовывался с данными DESI и сглаживал старые космологические противоречия, включая напряжение Хаббла (расхождение в оценках современной скорости расширения Вселенной). Проблема заключалась лишь в отсутствии физического механизма. Теперь же этот механизм найден: смена знака возникает из самой структуры телепараллельной гравитации.
Это отличное напоминание о том, что даже устоявшиеся теории могут таить в себе неисследованные возможности, если перестать пытаться заставлять их соответствовать привычным ожиданиям исследователей.
Новая проверка для Вселенной
Исследование команды ITU — это не просто математический фокус, а полноценная гипотеза, предлагающая альтернативную историю космоса. Помимо изменения знака темной энергии, расширенная версия модели допускает, что совсем в недавнем прошлом космическое ускорение могло замедлиться или даже остановиться (о такой вероятности также говорили предварительные анализы данных DESI).
Статья была отправлена в печать в октябре 2024 года — за несколько месяцев до мартовского релиза данных коллаборации DESI. К 2026 году этот инструмент уже завершил плановую пятилетнюю программу, нанеся на карту более 47 миллионов галактик и квазаров. Следующим шагом для команды станет жесткая проверка их телепараллельной модели на этом полном и максимально строгом массиве наблюдений. Сведения о росте крупномасштабной структуры, искажениях в пространстве красных смещений и гравитационном линзировании окончательно покажут, действительно ли Вселенная однажды переключила свой гравитационный тумблер.
Поддержать нас на Boosty
Поддержать нас на Дзен
FAQ: Часто задаваемые вопросы
Что такое телепараллельная гравитация?
Это альтернативная теория гравитации, в которой гравитационные эффекты описываются не через искривление пространства-времени (как у Эйнштейна), а через его кручение. В течение многих лет физики рассматривают расширения этой теории для объяснения ускоряющегося расширения Вселенной.
Как темная энергия вела себя в прошлом согласно новому исследованию?
Ученые из Стамбульского технического университета обнаружили математическое решение, согласно которому в первые миллиарды лет плотность темной энергии была отрицательной. Примерно 9,5 миллиардов лет назад (на красном смещении 1,5) она пересекла ноль и стала положительной.
Доказывают ли данные DESI, что темная энергия меняется?
Пока нет. Данные за первые три года работы инструмента DESI усилили подозрения об эволюции темной энергии, однако их статистическая значимость еще недостаточна для официального объявления о научном открытии. Ожидается, что анализ полного пятилетнего набора данных даст более точный ответ.
Источник: Özgür Akarsu et al., Unexplored regions in teleparallel f (T) gravity: Sign-changing dark energy density, Physical Review D (2025). DOI: 10.1103/1xd4-k91h.
Читайте также: Темная энергия и квантовая гравитация: новая теория объясняет расширение Вселенной