Ученые: Вселенная «замрет», а потом начнет уменьшаться

Названо время, когда это произойдет.

Команда американских астрофизиков выдвинула гипотезу, что спустя более 13,8 млрд лет постоянного расширения Вселенная может «замереть», а затем начнет медленно сжиматься.

Предположение ученых опирается на своеобразное трактование темной энергии — загадочной компоненты космоса, которая теоретически отвечает за постоянное расширение Вселенной. Чем именно является темная энергия, мы не представляем, однако многие физики сходятся во мнении, что она может быть пятой фундаментальной силой Вселенной.

В своей статье, которую они опубликовали в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые выдвигают альтернативное предположение о природе темной энергии. Они называют ее квинтэссенцией, а главным ее отличием от темной энергии является возможность менять направление своего движения. Моделирование исследователей показало, что вскоре квинтэссенция может перестать расширяться, а со временем Вселенная начнет сжиматься, что потенциально может привести к концу света.

В 1990-х ученые сошлись во мнении, что расширение Вселенной постоянно ускоряется. Ответственными за этот процесс они назначили темную энергию, которая существует вопреки гравитации, «расталкивая» звезды и галактики, а не притягивая их друг ко другу.

Темная энергия занимает приблизительно 70% Вселенной — для сравнения, обычная материя вроде планет и звезд, составляет менее 5%.

Альберт Эйнштейн предполагал, что темная энергия является космологической постоянной — неизменной формой энергии, вплетенной в ткань пространства-времени. Согласно этой гипотезе, сила, создаваемая темной энергией, никогда не изменится, а значит Вселенная будет расширяться вечно. Однако почему же Вселенная сейчас расширяется гораздо быстрее, чем миллиарды лет назад?

Существует несколько альтернативных гипотез. Автором одной из них является соавтор исследования о сжатии Вселенной Пол Штайнхардт, астрофизик из Принстонского университета в Нью-Джерси. Он считает, что темная энергия необязательно является постоянной, чтобы соответствовать тому, как расширялась Вселенная до нашего времени.

В своей статье 1998 года он предположил существование квинтессэнции — некоего динамического поля, которое может менять свои свойства с течением времени. Фактически это означает, что квинтэссенция может как притягивать, так и отталкивать объекты, в зависимости от различных факторов.

Все время с момента Большого взрыва квинтэссенция отталкивала космические объекты друг от друга, что и вызывало расширение Вселенной. Поначалу ее роль была не такой значимой, однако спустя примерно пять миллиардов лет после Большого взрыва, квинтэссенция стала доминирующей компонентой, из-за чего и произошло значительное ускорение расширения Вселенной.

«Вопрос, который мы поднимает в этой статьей, звучит так: «Должно ли это ускорение длиться вечно? А если нет, то каковы альтернативы и как скоро все может измениться?», — сказал Штайнхардт в интервью Live Science.

Команда астрофизиков во главе со Штайнхардтом создала модель квинтэссенции и подогнала ее отталкивающие и притягательные способности так, чтобы те соответствовали современным наблюдением за расширением Вселенной. После этого они попытались спрогнозировать дальнейшее изменение свойств загадочного компонента космоса.

Исследование показало, что со временем квинтэссенция может распадаться — то есть, ее общая сила будет слабнуть. Более того, этот процесс гипотетически мог начаться еще миллиарды лет назад, а сейчас этот процесс идет намного быстрее, чем раньше. В таком случае, ускоренное расширение Вселенной, которое мы сейчас наблюдаем — лишь эхо процесса, который происходил в прошлом; а прямо сейчас этот процесс значительно замедлился.

Расчеты ученых показали, что примерно через 165 млн лет квинтэссенция может начать притягивать объекты друг ко другу вместо того, чтобы отталкивать их. Таким образом вся Вселенная постепенно начнет сжиматься. Штайнхардт отмечает, что поначалу этот процесс будет настолько медленным, что люди, доживущие до этого периода, не заметят никаких изменений. Согласно моделированию, чтобы уменьшиться вдвое, Вселенной потребуется не менее нескольких миллиардов лет.

В конце есть два гипотетических пути:

Вселенная может сжиматься, пока не «схлопнется» сама в себя, что ознаменует собой конец пространства-времени каким мы его знаем;

Вселенная будет сжиматься, пока не вернется в свое первоначальное состояние. Затем будет еще один Большой Взрыв, за которым последует возрождение Вселенной.

Второй путь Штайнхардт также описывал ранее в одной из своих работ. Он предполагает, что этот сценарий может быть цикличным — то есть, Вселенная постоянно расширяется и сжимается до первоначального состояния. Если это так, то нынешняя реинкарнация нашего мира наверняка является не первой — это просто еще один цикл из нестабильной жизни нашей Вселенной.

Несмотря на то, что версия Штайнахрдта значительно отличается от гипотез большинства ученых, Гэри Хиншоу, профессор физики и астрономии в Университете Британской Колумбии, который не участвовал в исследовании, отмечает, что подобная интерпретация темной энергии имеет право на жизнь. Все наши наблюдения за расширением космоса показывают лишь то, что происходит за миллиарды световых лет от Земли, а данные позволяют нам узнать лишь прошлое нашей Вселенной, а не ее будущее. Соответственно, наш мир действтиельно со временем может начать сжиматься, однако мы не сможем узнать этого до тех пор, пока этот момент не наступит.

Сама гипотеза строится на том, что мы до сих пор не понимаем, чем является темная энергия. У ученых нет способа проверить, насколько реальным является предположение о существовании квинтэссенции. Однако Штайнхард со своей командой привели свою модель в соответствие с современными наблюдениями за состоянием космоса, а потому их гипотеза имеет право на жизнь. Насколько она окажется правдивой — покажет лишь время.