Главная Новости Пол Стейнхардт: вселенная прекратит расширяться через 65 миллионов лет

Пол Стейнхардт: вселенная прекратит расширяться через 65 миллионов лет

После 13,8 миллиардов лет безостановочного расширения Вселенная остановится, а затем начytn медленно сжиматься, - утверждает Пол Стейнхардт, директор Центра теоретической науки при Принстонском университете в Нью-Джерси. Новое исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Предел расширения Вселенной

В новой работе ученый смоделировал природу темной энергии, которая, как предполагается, расширяет границы физического пространства и времени. Прошлые наблюдения вроде как подтверждают гипотезу расширения. И прогнозируют неутешительное для нас будущее.

Пол Стейнхардт: через некоторое время запустится механизм сжатия Вселенной

В предлагаемой физиками модели темная энергия - это не постоянная сила природы, а сущность, называемая квинтэссенцией, которая распадается со временем.

Исследователи утверждают, что, несмотря на кажущиеся расширение Вселенной, отталкивающая сила темной энергии может ослабевать. Больше того, предел расширения будет достигнут через 65 миллионов лет. Далее - в течение 100 миллионов лет – возникнет некое стационарное состояние, а затем наступит эра медленного сжатия. Вот она, эра сжатия, через миллиарды лет завершится смертью - или, возможно, возрождением - времени и пространства.

И все это может произойти "удивительно быстро”, - пишет Пол Стейнхардт.

"Если вернуться на 65 миллионов лет назад, то именно тогда астероид Чиксулуб врезался в Землю и уничтожил динозавров, - говорит он в интервью Live Science. - В космических масштабах 65 миллионов лет - удивительно короткий срок".

В этой теории нет ничего противоречивого или неправдоподобного, - подтверждает Гэри Хиншоу, профессор физики и астрономии из Университета Британской Колумбии, который не принимал участия в исследовании.

Однако, поскольку модель опирается только на прошлые наблюдения - и поскольку нынешняя природа темной энергии является загадкой - предсказания, выддвинутые Стейнхардтом, невозможно проверить. Пока что это “чистая” теория.

Энергия пустоты

С 1990-х годов доминирует точка зрения, что расширение Вселенной ускоряется; пространство между галактиками растет быстрее, чем миллиарды лет назад.

Для этого, по мнению ученых, требуется много энергии, темной энергии, - котоорая, по-видимому, действует в противовес гравитации, отталкивая самые массивные объекты дальше друг от друга.

Хотя темная энергия составляет примерно 70% от общей массы-энергии Вселенной, ее свойства остаются таинственными. Популярная теория, выдвинутая Альбертом Эйнштейном, гласит, что ТЭ является космологической константой, которая вплетена в ткань пространства-времени. Если это так, то Вселенная должна расширяться и ускоряться вечно.

Согласно модели Пола Стейнхардта, Вселенная прекратит расширяться через 56 миллионов лет

Однако альтернативная теория предполагает, что ТЭ не обязательно должна быть постоянной, чтобы соответствовать наблюдениям за прошлым космическим расширением. Скорее, она напоминает квинтэссенцию – динамическое, изменяемое во времени поле, о чем Стейнхардт писал в статье 1998 года для журнала Physical Review Letters.

В отличие от космологической постоянной, квинтэссенция может быть как отталкивающей, так и притягивающей силой, в зависимости от соотношения ее кинетической и потенциальной энергии в конкретный момент времени.

Предполагается, что в течение последних 14 миллиардов лет квинтэссенция была отталкивающей силой. На протяжении большей части этого периода она вносила незначительный вклад в расширение Вселенной по сравнению с излучением и веществом.

Все изменилось около пяти миллиардов лет назад, когда она стала доминирующим компонентом, и ее гравитация спровоцмровала “неконтролируемое” расширение Вселенной.

"Вопрос, который мы поднимаем в этой статье, звучит так: "Должно ли это ускорение продолжаться вечно?", - поясняет Стейнхардт. - А если нет, то каковы альтернативы, и как скоро все может измениться?".

Смерть темной энергии

В своем исследовании Стейнхардт описывает, как могут измениться свойства квинтэссенции в течение следующих нескольких миллиардов лет. Предлагаемая модель достоверно воспроизводит историю Вселенной, поэтому возникли все основания распространить предсказания на будущее.

"К его удивлению, темная энергия может распадаться со временем, - говорит Хиншоу. - Ее сила может ослабевать. И если она делает это определенным образом, то в конечном итоге антигравитационное свойство темной энергии исчезает, и она снова превращается в нечто более похожее на обычную материю".

Согласно модели Стейнхардта, отталкивающая сила темной энергии находится в середине быстрого спада, который неумолимо приближается к своему завершению.

Отталкивающая сила темной энергии когда-то иссякнет, запустив механизм сжатия Вселенной

Согласно этому сценарию, ускоренное расширение Вселенной замедляется. “Остановка” произойдет примерно через 65 миллионов лет. Еще через 100 миллионов лет запустится механизм сжатия, он продлится еще 14 миллиардов лет.

Иными словами, Вселенная “живет” какие-то 28 миллиардов лет, не более того.

"Это будет особый вид сжатия, который мы называем медленным сжатием, - поясняет Стейнхардт. - Вместо того чтобы расширяться, пространство сжимается очень, очень медленно".

Изначально сжатие Вселенной будет настолько медленным, что гипотетические люди, все еще живущие на Земле, даже не заметят изменений. Согласно модели, пройдет несколько миллиардов лет, прежде чем материальный космос уменьшится вдвое по сравнению с нынешними размерами.

Конец Вселенной?

Дальше может произойти одно из двух событий, полагает Стейнхардт. Либо Вселенная будет сжиматься до тех пор, пока не “схлопнется” в исходную точку, положив конец пространству-времени, каким мы его знаем, либо она сократится настолько, что вернется в состояние, похожее на исходное, и произойдет еще один Большой взрыв - или большой "отскок", - создав новую Вселенную из пепла старой.

 

В этом втором сценарии (который Стейнхардт описал для журнале Physics Letters B) Вселенная следует циклической схеме расширения и сжатия, которые постоянно разрушают и переделывают ее. Если это так, то нынешняя Вселенная может быть не первой и не единственной, а лишь последней версией в бесконечной череде “отскоков”. Все это зависит от изменчивой природы темной энергии.

Насколько все это правдоподобно?

Хиншоу утверждает, что интерпретация квинтэссенции в новой работе - это "вполне разумное предположение о том, что представляет собой темная энергия".

Поскольку все наши наблюдения за космическим расширением исходят от объектов, удаленных от Земли на миллионы и миллиарды световых лет, мы можем наблюдать только прошлое Вселенной, но мы ничего не знаем о ее будущем. Вполне возможно, окружающий мир уже мчится навстречу сжатию, и мы об эотом не узнаем до тех пор, пока не начнется фаза сжатия.

"Я думаю, что все сводится к тому, насколько убедительной вам кажется эта теория и, что более важно, насколько она проверяема" - уточняет Хиншоу.

К сожалению, не существует хорошего способа проверить модель Стейнхардта.

Доказать, существует ли квинтэссенция или космическое расширение замедляется, также невозможно, - признает сам космолог.

Ученым остается только соотнести теорию с прошлыми наблюдениями. А что ждет нашу Вселенную в будущем - бесконечный рост или быстрый упадок - покажет только сжимающееся время.