Может ли тёмная энергия, которую обычно связывают с ускоренным расширением Вселенной, когда-то иметь отрицательную плотность? Однако физики обнаружили, что в давно известной альтернативной теории гравитации скрывалось решение именно с таким поведением. Это пока гипотеза, которую предстоит проверить.
В современной картине мира Вселенная расширяется, причём её расширение в последние миллиарды лет ускоряется. Объяснение связывают с тёмной энергией — компонентом, природа которого остаётся неизвестной. В наиболее простой модели её плотность постоянна, сколько бы ни проходило времени. Так устроена стандартная космологическая модель.
Но новые измерения заставили внимательнее присмотреться к привычной схеме. Спектроскопический инструмент DESI собирает данные о расстояниях и распределении миллионов галактик и квазаров, помогая восстановить историю расширения космоса. В сочетании с другими наблюдениями его результаты допускают, что влияние тёмной энергии могло меняться. Но до убедительного подтверждения ещё далеко.
Группа под руководством Озгюра Акарсу из Стамбульского технического университета обратилась к другой возможности: может быть, необычное поведение связано не с отдельной загадочной субстанцией, а с тем, как мы описываем гравитацию? Исследование, опубликованное в Physical Review D в 2025 году, посвящено телепараллельной f(T)-гравитации. Оно предлагает иной язык для описания расширения космоса.
Общая теория относительности связывает гравитацию с кривизной пространства-времени. В телепараллельном описании ключевую роль играет кручение — специальная геометрическая характеристика, не имеющая отношения к буквальному закручиванию звёзд или галактик. Его модификации открывают иные варианты космической эволюции. Именно одну из них и изучили авторы.
Обычно исследователи этой модели рассматривали решения, в которых эффективная плотность тёмной энергии оставалась положительной. Команда Акарсу проверила ранее обойдённую вниманием математическую ветвь. Оказалось, что она допускает совсем иную историю: сначала эффективная плотность отрицательна, затем проходит через ноль и становится положительной. Перемена возникает из уравнений модели, а не добавляется в них вручную ради красивого результата.
Расчёты помещают переход примерно на красное смещение 1,5, соответствующее эпохе около 9,5 миллиарда лет назад. По красному смещению оценивают, как давно был испущен свет. Получается, что модель описывает Вселенную, в которой характер вклада тёмной энергии изменился задолго до возникновения Солнечной системы. При этом отрицательная эффективная плотность — свойство выбранного математического описания, а не обнаруженное измерительным прибором вещество с отрицательной массой.
Почему столь необычный сценарий вообще заслуживает внимания? В космологии существует противоречие Хаббла: разные способы определения современной скорости расширения Вселенной дают несовпадающие результаты. Модель с меняющимся знаком предлагает дополнительную возможность исследовать эти расхождения, но пока не устраняет их окончательно.
Особенно интересно, что число космологических параметров в рассматриваемом варианте не приходится увеличивать по сравнению со стандартной шестипараметрической схемой. Авторы также изучили расширенную версию с космологической постоянной. В ней можно получить историю расширения, согласующуюся с реликтовым излучением и допускающую более высокие оценки современной скорости расширения. Но отдельные совпадения ещё не доказывают превосходства модели.
Есть и ещё одно препятствие. Альтернативная теория должна работать не только на расстояниях в миллиарды световых лет, но и рядом с Землёй, где гравитация измерена очень точно. В исследованном сценарии отклонения могут подавляться в плотных средах, позволяя сохранить согласие с локальными проверками. Полноценная проверка всё ещё впереди.
Следующим испытанием станут подробные данные DESI и измерения того, как растут скопления галактик и как их масса искривляет свет. Такие наблюдения помогут отличить стандартную модель от альтернативы, даже если обе похожим образом описывают прошлое расширение. Исследователи также рассматривают возможность изменения темпа космического ускорения в сравнительно недавнюю эпоху, но это пока следствие модели, а не установленный факт.
Главный вывод работы не в том, что тёмная энергия точно меняла знак. Физики показали, что давно изучаемая теория гравитации допускает ранее недооценённую космическую историю без произвольного введения самого перехода. Если будущие наблюдения поддержат такой сценарий, придётся серьёзнее обсуждать природу тёмной энергии и устройство гравитации. Если нет — проверка всё равно поможет сузить круг возможных объяснений расширения Вселенной.
А затем «Добавить на главный экран».
