Новое исследование, предполагает, что после почти 13,8 миллиардов лет непрерывного расширения Вселенная вскоре может остановиться, а затем начать медленно сжиматься. В новой статье трое учёных на основе прошлых наблюдений пытаются
смоделировать природу тёмной энергии — загадочной силы, которая, кажется, заставляет Вселенную расширяться ещё быстрее.
Исследователи обнаружили, что, хотя расширение Вселенной ускоряется в течение миллиардов лет, отталкивающая сила тёмной энергии может ослабевать.
Согласно их модели, ускорение Вселенной может быстро закончиться в течение следующих 65 миллионов лет — затем, в течение 100 миллионов лет, Вселенная может вообще перестать расширяться и вместо этого может вступить в эру медленного сжатия, которая закончится через миллиарды лет смертью или, возможно, возрождением времени и пространства. И всё это может произойти «удивительно» быстро, сказал соавтор исследования Пол Стейнхардт, директор Центра теоретических наук Принстонского университета в Нью-Джерси. При этом в новой теории нет ничего спорного или неправдоподобного, однако, поскольку модель опирается только на прошлые наблюдения за расширением — и поскольку нынешняя природа тёмной энергии во Вселенной остаётся загадкой, прогноз, которые дают учёные по результатам своего исследования в настоящее время невозможно проверить. Поэтому пока это остаётся только теорией.
С 1990-х годов учёные поняли, что расширение Вселенной ускоряется. Сейчас пространство между галактиками расширяется быстрее, чем миллиарды лет назад. Учёные назвали загадочный источник этого ускорения тёмной энергией — невидимой сущностью, которая, кажется, действует вопреки гравитации, отталкивая самые массивные объекты Вселенной дальше друг от друга, а не сближая их.
При этом свойства тёмной энергии остаются полной загадкой. Популярная теория, предложенная
Альбертом Эйнштейном, заключается в том, что тёмная энергия является космологической константой — неизменной формой энергии, вплетённой в ткань пространства-времени. Если это так, и сила, создаваемая тёмной энергией, будет неизменна, то Вселенная должна продолжать расширяться (и ускоряться) вечно.
Однако конкурирующая теория предполагает, что тёмная энергия не обязательно должна быть постоянной, чтобы соответствовать наблюдениям за космическим расширением.
Скорее тёмная энергия может быть некой квинтэссенцией — динамическим полем, которое меняется со временем. В отличие от космологической постоянной обозначенная квинтэссенция может быть как отталкивающей, так и притягивающей, в зависимости от соотношения её кинетической и потенциальной энергии в данный момент времени.
В своём исследовании учёные предсказали, как свойства обозначенной квинтэссенции могут измениться в течение следующих нескольких миллиардов лет. Для этого команда исследователей создала физическую модель квинтэссенции, демонстрирующую её притягивающую и отталкивающую силу с течением времени. Как только модель смогла надёжно воспроизвести историю расширения Вселенной, учёные расширили свои прогнозы на будущее.
К их удивлению, тёмная энергия в их модели может со временем «распадаться», а её сила может ослабнуть. И если это будет происходить определенным образом, то в конечном итоге антигравитационное свойство тёмной энергии исчезает. Согласно модели, отталкивающая сила тёмной энергии на текущий момент времени может быть в разгаре быстрого упадка, который потенциально начался миллионы лет назад. В этом сценарии ускоренное расширение Вселенной уже сегодня замедляется. Вскоре, возможно, примерно через 65 миллионов лет, это ускорение может полностью прекратиться, а затем, всего через 100 миллионов лет, тёмная энергия снова станет притягивать, заставив всю Вселенную начать сжиматься. Другими словами, после почти 14 миллиардов лет роста пространство может начать сжиматься.
Фото: bbc.com
Изначально сжатие Вселенной будет настолько медленным, что любые гипотетические люди, всё ещё живущие на Земле, даже не заметят изменений. Согласно модели, Вселенной потребуется несколько миллиардов лет медленного сжатия, чтобы достичь примерно половины своего текущего размера. По словам учёных, после этого может произойти одно из двух. Либо Вселенная сжимается до тех пор, пока не схлопнется в «большом сжатии», что приведёт к концу пространства-времени, в том виде каким мы его знаем, либо вселенная сожмётся ровно настолько, чтобы вернуться в состояние, похожее на её первоначальные условия, после чего произойдёт ещё один Большой Взрыв результатом которого будет создание новой вселенной из пепла старой. В этом втором сценарии Вселенная следует циклическому шаблону расширения и сжатия, постоянно разрушаясь и перестраиваясь.
Если это правда, то наша нынешняя Вселенная может быть не первой и не единственной, а просто последней в бесконечной серии Вселенных, которые расширялись и сжимались.
И всё это зависит от изменчивой природы тёмной энергии.
По словам учёных интерпретация квинтэссенции в новом исследовании является «совершенно разумным предположением о том, что такое тёмная энергия». Поскольку все наблюдения за космическим расширением происходят от объектов, которые находятся на расстоянии от миллионов до миллиардов световых лет от Земли, текущие данные могут информировать учёных только о прошлом Вселенной, а не о её настоящем или будущем.
Таким образом, Вселенная вполне может приближаться к сжатию, и у нас не будет возможности узнать об этом до тех пор, пока оно не начнётся. К сожалению, нет хорошего способа проверить, действительно ли космическое расширение начало замедляться. На данный момент это просто вопрос согласования теории с прошлыми наблюдениями, потому ожидает ли нашу Вселенную бесконечный рост или сжатие, покажет только время.