Исследователи из Университета Чибы (Япония) совместно с коллегами из Испании и США провели одно из крупнейших космологических моделирований, чтобы проверить гипотезу о «динамической темной энергии». Эта концепция предполагает, что ускоренное расширение Вселенной вызвано не постоянной величиной, а энергией, изменяющейся со временем. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review D (PRD).

До сих пор стандартная космологическая модель ΛCDM рассматривала тёмную энергию как неизменную величину, составляющую около 68% всей энергии Вселенной. Однако данные международного обзора DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) указали на возможные изменения её свойств, что побудило учёных пересмотреть устоявшиеся теории.

Суперкомпьютер Fugaku и три сценария эволюции

Для проверки гипотезы учёные использовали мощности японского суперкомпьютера Fugaku, одного из самых производительных в мире. Они смоделировали эволюцию Вселенной в трёх вариантах:

  • Стандартная модель ΛCDM с постоянной тёмной энергией.
  • Модель с динамической тёмной энергией, изменяющейся во времени.
  • Обновлённая модель, учитывающая уточнённые параметры из данных DESI.

Моделирование показало, что сама динамика тёмной энергии оказывает умеренное влияние на формирование космических структур, таких как скопления галактик. Однако при учёте более высокой плотности материи, о которой свидетельствуют данные DESI, различия становятся значительными. В ранней Вселенной формировалось до 70% больше массивных скоплений галактик, чем предсказывает стандартная модель.

Кроме того, исследователи зафиксировали смещение пика барионных акустических осцилляций (BAO) — ключевого показателя, связанного с распределением материи, — почти на 4% в сторону меньших масштабов. Это наблюдение совпадает с результатами DESI и лучше соответствует реальной картине кластеризации галактик во Вселенной.

Ключевой фактор: не только тёмная энергия

Руководитель исследования Томоаки Исийяма подчеркнул, что решающее влияние на развитие Вселенной оказывают не только изменения тёмной энергии, но и уточнённые космологические параметры, такие как плотность материи. "Наши модели показывают, что структура Вселенной чувствительна к этим параметрам. Динамическая тёмная энергия в сочетании с данными DESI даёт картину, ближе к реальности", — отметил он.

Перспективы: новые обзоры и уточнение моделей

Учёные рассчитывают, что будущие наблюдения, включая проект Subaru Prime Focus Spectrograph (PFS) и продолжение DESI, позволят собрать больше данных для проверки гипотезы. Эти обзоры помогут уточнить параметры тёмной энергии и определить, действительно ли она динамическая. Если гипотеза подтвердится, это может перевернуть понимание эволюции Вселенной и потребовать пересмотра модели ΛCDM.

Вкратце...

Учёные из Университета Чибы с помощью суперкомпьютера Fugaku показали, что тёмная энергия может быть динамической, изменяясь со временем. Моделирование выявило, что с учётом данных DESI в ранней Вселенной формировалось на 70% больше скоплений галактик, а пик барионных осцилляций сместился на 4%. Это подтверждает, что структура Вселенной зависит не только от тёмной энергии, но и от плотности материи. Новые обзоры Subaru PFS и DESI помогут уточнить, меняется ли тёмная энергия, что может изменить космологию.