НИКАКИХ СЛЕДОВ СКРЫТОЙ СИЛЫ, ИЗГИБАЮЩЕЙ ГАЛАКТИКИ

Недавние измерения расширения Вселенной оставляют место для тёмной энергии, которая эволюционирует со временем, а не является постоянной космологической константой. Одно из предложенных объяснений — тёмная энергия взаимодействует с тёмной материей. Это нарушило бы один из столпов физики, принцип эквивалентности, согласно которому всё падает одинаково, — но только в тёмном секторе.

Такие модели порождают пятую силу, действующую только на тёмную материю. Лабораторные проверки принципа эквивалентности достигают точности от 10⁻¹³ до 10⁻¹⁵, но по самой своей конструкции не могут увидеть силу, игнорирующую обычное вещество. Лучшие ограничения до сих пор давала космология — на уровне нескольких тысячных от гравитации, а некоторые трактовки новейших данных даже отдают предпочтение силе такой величины.

Отставший диск

Гарри Десмонд (Портсмутский университет) и Педро Г. Феррейра (Оксфордский университет) ищут её внутри галактик. Спиральная галактика — это диск из звёзд и газа внутри гораздо большего гало тёмной материи. Если пятая сила тянет гало к соседним структурам, а звёзды — нет, гало уходит вперёд, а диск отстаёт на несколько десятков парсек.

Диск остаётся связанным с гало, но возвращающее притяжение гало к окраинам ослабевает. Поэтому внешние звёзды должны сместиться сильнее внутренних, и диск выгибается буквой U — чашей, открытой в сторону, противоположную силе. Глубина чаши строго пропорциональна величине силы.

Как сила, действующая только на тёмную материю, изгибает диск: гало утягивается (зелёная стрелка), диск оседает не по центру и выгибается буквой U. — Рисунок 1, Desmond & Ferreira (2026), arXiv:2610.24618, CC BY 4.0.

Тысячи дисков с ребра

Предсказанный изгиб слишком мал, чтобы увидеть его в отдельной галактике, а реальные галактики изгибаются по множеству обычных причин. Поэтому проверка статистическая. Авторы измерили срединную линию 3968 дисков, видимых с ребра, на снимках Слоановского цифрового обзора неба (Sloan Digital Sky Survey) с помощью меры, реагирующей только на U-образные изгибы и не замечающей S-образных искривлений, обычных для спиралей.

По карте вещества в локальной Вселенной, до 290 мегапарсек, они рассчитали для каждой галактики направление и величину пятой силы, которую она испытывала бы. Если бы сила существовала, изгибы выстраивались бы согласно этим предсказаниям.

Этого не происходит. Измеренные изгибы не показывают никаких признаков предсказанной корреляции и даже чуть-чуть склоняются в обратную сторону — эффект, который авторы почти целиком связывают с одной галактикой, на снимке которой осталась звезда переднего плана.

Ограничение втрое строже

Результат — верхний предел: пятая сила должна быть слабее 7,7 × 10⁻⁴ от гравитации (достоверность 95 %) для радиусов действия от 8 мегапарсек и больше. Проверив пятнадцать вариантов своих допущений, авторы приводят консервативный предел 1,7 × 10⁻³.

Исключённая область (серая) для величины силы тёмного сектора в зависимости от радиуса её действия; справа — случай бесконечного радиуса, где несколько значений, предпочтительных по подгонкам данных DESI (синие, фиолетовые), лежат выше нового предела. — Рисунок 3, Desmond & Ferreira (2026), arXiv:2610.24618, CC BY 4.0.

Для фактически бесконечного радиуса действия даже консервативный предел втрое сильнее самого строгого космологического ограничения и в 43–360 раз сильнее прежних астрофизических проверок. На уровне примерно 2–3 сигма он говорит против тех констант связи, которые предпочитают несколько недавних подгонок моделей взаимодействующей тёмной энергии к данным обзора DESI.

Два подхода дополняют друг друга. Космологические ограничения зависят от того, как поле вело себя на протяжении космической истории; проверка по изгибам измеряет силу, действующую на тёмную материю сегодня. На промежуточных радиусах космологический анализ простейшей модели всё ещё даёт более строгое ограничение, чем здешний консервативный предел.

Лазейки

Теория всё ещё могла бы спрятать силу внутри галактик с помощью механизма «экранирования» (screening). Авторы показывают, что распространённые виды экранирования не могут этого сделать, сохранив значимость силы для космологии. Два более экзотических варианта — экранирование Вайнштейна и так называемая дисформная связь — остаются открытыми и оставлены для будущих работ. А до тех пор авторы предлагают, чтобы подгонки моделей взаимодействующей тёмной энергии считали 1,7 × 10⁻³ от гравитации потолком.