Нові дані зміцнюють космологічну теорію Всесвіту

Нове космологічне дослідження, опубліковане на сервері препринтів arXiv (DOI: 10.48550/arxiv.2503.13631), підтвердило, що модель Лямбда-CDM, яка є основою сучасного розуміння Всесвіту, залишається найбільш узгодженою з даними спостережень.

Команда вчених із Чиказького університету, проаналізувавши дані Дослідження темної енергії (Dark Energy Survey), використала новий метод — аналіз розподілу скупчень галактик, — щоб перевірити фундаментальні космологічні параметри. Ці скупчення, які є одними з наймасивніших структур у Всесвіті, дозволяють простежити вплив темної матерії (невидимої субстанції, що притягує галактики) та темної енергії (форми енергії, яка розширює Всесвіт). Як зазначив доцент кафедри астрофізики Чиказького університету Чихвей Чанг, «оскільки скупчення є дуже чутливим вимірювальним інструментом, навіть незначне відхилення у їхній кількості може призвести до іншого розуміння частки темної матерії у Всесвіті».

Раніше низка робіт показувала, що параметр S8, який описує ступінь «грудкуватості» (структурованості) матерії у Всесвіті, може не збігатися з прогнозами ?CDM. Це породило так звану «напруженість S8» — одну з головних проблем сучасної космології. Якщо б ця розбіжність підтвердилася, вона вказувала б на «дірки» у моделі ?CDM, тобто на потребу перегляду фундаментальних космологічних законів.

Однак новий аналіз продемонстрував протилежне. Отримане значення S8 узгоджується з результатами, отриманими з даних про ранній Всесвіт, зокрема з космічного мікрохвильового фону. «Наші результати показують, що модель Lambda-CDM добре описує спостережуваний Всесвіт», — наголосив Чун-Хао То, перший автор роботи та постдокторський науковий співробітник програми AI in Science Еріка і Венді Шмідт в Університеті Чикаго.

Використання скупчень галактик як незалежного методу має особливу цінність, адже воно мінімізує систематичні похибки, властиві іншим способам вимірювання, таким як слабке гравітаційне лінзування. «Такий підхід є дещо незалежним від інших вимірювань, і якщо різні методи дають однаковий результат, це підвищує ймовірність, що висновок правильний», — пояснив Чанг.

За словами То, нова методологія також закладає основу для роботи майбутніх телескопів нового покоління — Рубінової обсерваторії простору і часу та Римського космічного телескопа ім. Ненсі Грейс. Ці проєкти дадуть змогу значно розширити кількість відомих скупчень галактик і підвищити точність космологічних вимірювань. «Ми раді продемонструвати схему аналізу, яка дозволяє поглянути на Всесвіт під іншим кутом», — підкреслив учений.

Таким чином, результати дослідження свідчать, що модель ЛямбдаCDM — у якій лямбда позначає космологічну сталу, пов’язану з темною енергією, а CDM означає «cold dark matter» («холодну темну матерію») — залишається найкращим описом структури та еволюції Всесвіту. Водночас подальші спостереження за скупченнями галактик можуть не лише уточнити її параметри, а й виявити потенційні межі теорії, що визначає космологічну картину нашого часу.