Шаг за пределы стандартной космологической модели: учёные обнаружили аномалии в данных о тёмной материи

23.05.2025 12:29:00 | iXBT.com

Группа космологов представила детальные результаты анализа эволюции плотности энергии тёмной материи, основанные на комбинации данных крупнейших астрофизических проектов. Исследование проверяет стандартную модель ΛCDM, которая предполагает, что тёмная материя не взаимодействует с тёмной энергией, а её плотность уменьшается пропорционально кубу масштабного фактора Вселенной (ρDM(a) = ρDM,0a-3?1+β?). Параметр β в этом уравнении характеризует отклонение от стандартного сценария: если β = 0, то модель соответствует ΛCDM.

Учёные использовали данные первого релиза Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), включающие замеры барионных акустических осцилляций (BAO — «отпечатки» ранней Вселенной), расстояния, измеренные спутником Planck (космический микроволновый фон, CMB), скорость расширения Вселенной (метод космических хронометров, CC), наблюдения за сверхновыми типа Ia (SNIa, каталог Pantheon) и искажения в распределении галактик (RSD).

При объединении данных DESI, CMB и CC параметр β оказался близок к нулю, что подтверждает ΛCDM. Однако добавление SNIa сместило β до -0,0080, а включение RSD — до -0,0073, что указывает на отклонение от стандартной модели на уровне 1σ (низкая статистическая значимость, но повторяющийся тренд).

Иллюстрация: Leonardo

Для оценки надёжности гипотезы о взаимодействии тёмной материи и тёмной энергии учёные применили критерий Акаике (AIC), который учитывает сложность модели. Анализ показал: при использовании DESI, CMB и CC стандартная ΛCDM предпочтительнее. Однако с добавлением SNIa и RSD модель с взаимодействием становится статистически более обоснованной. Это противоречие свидетельствует о зависимости результатов от выбора данных — ключевой проблеме современной космологии.

Сравнение с предыдущими работами выявило неоднозначность. Например, исследования с данными о крупномасштабной структуре Вселенной (LSS) и DESI BAO демонстрируют бо?льшую точность в оценке β и отклонения от ΛCDM. Однако расхождения между результатами, полученными на разных выборках SNIa, остаются необъяснёнными. Авторы подчёркивают, что даже незначительные систематические ошибки в данных могут радикально менять выводы.

Итоги исследования ставят перед космологией два вопроса. Во-первых, являются ли аномалии в β (до -0,0080) намёком на новую физику или артефактом анализа? Во-вторых, как согласовать противоречия между разными наборами данных? Учёные подчёркивают: для ответов необходимы полный релиз данных DESI (ожидается в 2025 году) и новые наблюдения за крупномасштабной структурой. Текущие результаты уже показывают, что комбинация DESI BAO, CMB и LSS позволяет точнее тестировать модели.

«Отклонение в 1σ недостаточно для пересмотра ΛCDM, но его устойчивость в разных комбинациях данных заслуживает внимания, — отмечают авторы. — Если будущие эксперименты подтвердят взаимодействие тёмной материи и энергии, то это станет первым шагом за пределы стандартной космологической модели».

Подробнее