天文学者たちは、ダークエネルギーが定数ではなく進化している可能性を示す証拠を発見し、アインシュタインの長年の宇宙モデルに挑戦している。新たな研究では、時間変動するダークエネルギーモデルが観測データにより適合し、宇宙の運命に関する理解を潜在的に変える可能性がある。シカゴ大学の研究者たちは、主要な調査からのデータを分析してこの考えを支持した。
ダークエネルギー は、宇宙の加速膨張を駆動し、宇宙の約70パーセントを占めるもので、長らく空の空間の定数的な性質として説明されてきた。これは、アインシュタインが1世紀以上前に提案した宇宙論的定数に似ている。しかし、最近の観測が再評価を促している。
昨年、Dark Energy Survey (DES) と Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) からのデータが、ダークエネルギーが動的である可能性を示唆した。これは1990年代の初期の関心に基づくものだが、スーパーノバ、陽子音響振動、宇宙マイクロ波背景放射などの堅牢なデータセット—DES、DESI、Planck によって収集された—は、定数モデルとの不一致を示した。「これは、ダークエネルギーが100年以上前にアインシュタインが導入した宇宙論的定数ではなく、新しい動的現象であるという私たちの最初の兆候となるだろう」と、シカゴ大学の天文学・天体物理学名誉教授のジョシュ・フリーマンは述べた。
9月に Physical Review D に掲載された研究で、フリーマンとNASAハッブルフェローであるアノワール・シャジブは、DES、DESI、Sloan Digital Sky Survey (SDSS)、Time-Delay COSMOgraphy、Planck、Atacama Cosmology Telescope からのデータを組み合わせた。彼らの分析では、超軽量アクシオン粒子に基づく進化するダークエネルギーモデルが観測により適合すると判明した。これらのアクシオンは、1970年代に強い相互作用のために予測され、現在はダークマターの候補であり、超軽量形態ではダークエネルギーとして振る舞う。データは、ダークエネルギーの密度が過去数億年にわたり約10パーセント減少したことを示しており、宇宙史の初期では定数だったが、徐々に減少した。
示唆は深刻だ。シャジブが説明したように、進化するダークエネルギーは密度が時間とともに変化することを意味し、宇宙の加速を潜在的に遅らせる可能性がある。彼らのモデルは「ビッグフリーズ」を予測し、膨張は続くが冷たく暗い宇宙に至り、ビッグリップやビッグクランチのような極端を避ける。
将来の調査、DESIやVera Rubin天文台のLegacy Survey of Space and Time (LSST) を含め、ダークエネルギーが進化するかどうかを確認できるだろう。フリーマンは興奮を指摘した：定数を支持するデータの20年後、これらの変化の兆候は基礎物理学を再形成する可能性がある。