Ако знаем нещо точно за нашата вселена, това е, че тя е нестатична и се променя с времето. Какво я очаква бъдещето?
Днес имаме стандартен космологичен модел, който добре описва историята на Вселената почти от момента на нейното раждане чак до нашето време. Нещо повече, сега няма сериозна причина да се смята, че този модел не може да служи като основа за прогнозиране на последващата еволюция на нашия свят. Вярно е, че има конкуренти, които предлагат напълно различни сценарии за бъдещи събития. Все още обаче нямаме данни от наблюдения, които биха посочили реална необходимост не само от преразглеждане на стандартния модел, но дори и от сериозно коригиране.
Пустота или парченца
Сега за бъдещето. От стандартния модел следва, че в много далечно бъдеще ролята на гравитацията практически ще изчезне и скоростта на разширяване на Вселената ще се увеличи експоненциално. Космическото пространство ще стане празно и по-бързо и по-бързо. Тази скорост обаче винаги ще се увеличава монотонно, от сегашната ера до края на времето. Стандартният модел изключва сценарии, при които вакуумът губи стабилност и енергийната му плътност скача до безкрайност за ограничено време. В този случай скоростта на разширение на Вселената също ще има тенденция към безкрайност, което ще доведе до разрушаване и изчезване на всички материални обекти - от галактики и звезди до атоми и атомни ядра. Някои конкуренти на Стандартния модел прогнозират този резултат, но астрономите нямат данни, които да подкрепят тези теории. Честно казано,Самият аз не ги приемам насериозно, те се базират на много необичайна физика. Стандартният модел е в пълно съгласие с наблюденията и няма смисъл да го изоставяме.
Ускоряващото се разширяване на Вселената ще означава само увеличаване на скоростта на разширяване на галактиките. Тъй като плътността на тъмната енергия няма да се промени, тя няма да може да унищожи галактики и други гравитационно стабилни структури, които не пречи да съществува в настоящата ера. Разбира се, това не означава, че самите галактики ще останат във вида, в който съществуват днес. С течение на времето всички звезди ще изгарят гориво от синтез и ще се превърнат в бели джуджета, неутронни звезди или черни дупки. Дупките ще растат, ще се слеят помежду си и ще консумират звездни остатъци и междузвезден газ. Тези и други разрушителни процеси обаче ще се осъществят без участието на тъмна енергия.
Местни новини
Промоционално видео:
И така, какво очаква нашата собствена Галактика, Млечния път? Приближава се до съседната голяма спирална галактика Андромеда - сега със скорост 110 км / сек. След 6 милиарда години и двете галактики ще се слеят и ще образуват нов звезден куп, Милкомеду. Слънцето ще остане вътре в Milcomed, само за да се придвижи към периферията си в сравнение със сегашното си положение в Млечния път. По интересно съвпадение, точно тогава тя ще изгори водородно гориво и ще тръгне по пътя на катаклизмени промени, които ще завършат с превръщането му в бяло джудже.
Досега говорихме за доста близко бъдеще. След стабилизиране Milcomed ще поддържа гравитационната стабилност за гигантски периоди от време, поне хиляда пъти по-голяма от настоящата епоха на Вселената. Но тя ще бъде сама много по-рано. След около 100 милиарда години или малко по-късно всички далечни галактики, които можем да наблюдаваме днес, ще изчезнат от нейната нейна среда. По това време скоростта на тяхното разширение, причинена от разширяването на Вселената, ще надвиши скоростта на светлината, така че фотоните, които излъчват, никога няма да достигнат Milcomed. На езика на космологията галактиките необратимо ще надхвърлят хоризонта на събитията си. Тяхната видима яркост ще спадне и в крайна сметка всички ще избледнеят и излязат. Така наблюдателите в Милкомед ще виждат само нейните собствени звезди - разбира се, само онези, които до този момент все още ще излъчват светлина. Най-леките червени джуджета ще останат активни за най-дълго време, но след максимум 10 трилиона години те също ще започнат да умират.
Стандартна Вселена
Стандартният модел твърди, че в наше време Вселената се променя под въздействието на два основни фактора: гравитацията на обикновената и тъмната материя и антигравитационния ефект на ненулевата вакуумна енергия, която обикновено се нарича тъмна енергия.
В ранната младост на Вселената енергията на електромагнитното излъчване и неутрино потоците също има значителен принос за нейната еволюция. Сега ролята му е много малка, тъй като плътността на лъчевата енергия е изключително ниска и освен това непрекъснато пада поради разширяването на космическото пространство. В същото време плътността на тъмната енергия, както се появява в стандартния модел, остава постоянна. Тя не намалява с разширяването на Вселената и вече е три пъти по-висока от монотонно падащата плътност на обикновената и тъмна материя. Следователно тъмната енергия предизвиква ускоряващо се разширяване на Вселената, което не може да бъде ограничено от отслабващата гравитация на галактиките и междугалактичната среда.
Стратегически планове
Когато възрастта на Вселената достигне трилион години, дължината на вълната на CMB ще бъде равна на нейния размер. Тогава и още повече по-късно, нито един детектор няма да може да регистрира тези ултра студени фотони. Следователно, всички наблюдатели, независимо колко перфектни са техните инструменти, няма да могат да използват реликвата радиация като източник на астрономическа информация.
Сега пикът на спектъра на тези фотони се намира в микровълновия диапазон и те лесно се откриват от нашето оборудване, предоставяйки най-важната информация за ранната история на Вселената. Далечното бъдеще е далеч отвъд стандартния космологичен модел. Можем с основание да предположим, че нарастващите черни дупки ще поемат значителна част както от барионната, така и от тъмната материя, но какво ще се случи с остатъка й, разпръснат из необятните пространства?
Физиката твърди, че електроните не са обект на никаква форма на разпад, но няма такава сигурност относно протоните. Според съвременните данни полуживотът на протона не може да бъде по-малък от 1034 години - това е много, но все още не е вечността. Ние също не знаем дългосрочната съдба на частици от тъмна материя, които все още не са открити. Най-вероятното предсказване на свръхдалечното бъдеще се свежда до факта, че Вселената ще стане изключително празна и хладна до почти абсолютна нула.
Как точно ще се случи това, все още не се знае, тук зависи от фундаменталната физика. Бъдещето в мащаб на трилиона години обаче е доста предсказуемо въз основа на стандартния модел. Разбира се, ако във вакуума се открият някои нови свойства, този сценарий ще трябва да бъде преразгледан, но това вече е извън спекулациите.
Ави Льоб, професор, ръководител на катедрата по астрономия в Харвардския университет, директор на Института за теория и компютърно моделиране на Харвард-Смитсонов център за астрофизика.
Интервюират: Алексей Левин, Олег Макаров, Дмитрий Мамонтов