Всесвіт може припинити розширюватися «надзвичайно скоро» – дослідження

Всесвіт може припинити розширюватися «надзвичайно скоро» – дослідження

Нове дослідження припускає, що всього через 100 мільйонів років Всесвіт може почати скорочуватися.

Після майже 13,8 мільярдів років безперервного розширення Всесвіту незабаром може зупинитися, а потім він повільно почне скорочуватися, свідчать нові дослідження, опубліковані в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

У новій роботі троє вчених намагаються змоделювати природу темної енергії — таємничої сили, яка, здається, змушує Всесвіт розширюватися все швидше — на основі минулих спостережень космічного розширення. У моделі команди темна енергія — це не постійна сила природи, а сутність, яка називається квінтесенцією, що з часом може розпадатися.

Дослідники виявили: незважаючи на те, що розширення Всесвіту прискорювалося протягом мільярдів років, відштовхувальна сила темної енергії може слабшати. Згідно з їхньою моделлю, прискорення Всесвіту могло б швидко закінчитися протягом наступних 65 мільйонів років, а потім, протягом 100 мільйонів років, Всесвіт міг би взагалі припинити розширення, а замість цього він міг би вступити в еру повільного скорочення, яка закінчиться через мільярди років зі смертю — чи, можливо, відродженням — часу та простору.

І все це може статися «чудово» швидко, сказав співавтор дослідження Пол Стейнхардт, директор Прінстонського центру теоретичних наук Прінстонського університету в Нью-Джерсі.

«Повертаючись у часі на 65 мільйонів років, саме тоді астероїд Чіксулуб вдарив Землю і знищив динозаврів», — сказав Стейнхардт Live Science. «У космічному масштабі 65 мільйонів років – це надзвичайно мало».

Ніщо в цій теорії не є спірним або неправдоподібним, сказав Гарі Хіншоу, професор фізики та астрономії з Університету Британської Колумбії, який не брав участі в дослідженні. Однак, оскільки модель ґрунтується лише на минулих спостереженнях розширення — і оскільки нинішня природа темної енергії у Всесвіті є загадкою — прогнози в цій статті зараз неможливо перевірити. Поки що вони можуть залишатися лише теоріями.

Енергія порожнечі

Ще у 1990-х роках вчені зрозуміли, що розширення Всесвіту прискорюється. Зараз простір між галактиками розширюється швидше, ніж мільярди років тому. Вчені вказали на таємниче джерело цього прискорення – темну енергію — невидиму сутність, яка, здається, працює всупереч гравітації, розсуваючи найбільш масивні об’єкти Всесвіту далі один від одного, а не зближуючи їх.

Хоча темна енергія становить приблизно 70% загальної маси-енергії Всесвіту, її властивості залишаються повною загадкою. Популярна теорія, представлена ​​Альбертом Ейнштейном, полягає в тому, що темна енергія — це космологічна константа — незмінна форма енергії, яка вплетена в тканину простору-часу. Якщо це так, і сила темної енергії ніколи не може змінитися, тоді Всесвіт має продовжувати розширюватися (і прискорюватися) вічно.

Однак конкуруюча теорія припускає, що темна енергія не повинна бути постійною, щоб відповідати спостереженням минулого космічного розширення. Швидше, темна енергія може бути квінтесенцією — динамічним полем, яке змінюється з часом. (Штейнхардт був одним із трьох учених, які представили цю ідею в статті 1998 року в журналі Physical Review Letters.)

Смерть темної енергії

У своєму дослідженні Стейнхардт і його колеги Анна Іджас з Нью-Йоркського університету і Космін Андрій з Прінстона передбачили, як можуть змінитися властивості квінтесенції протягом наступних кількох мільярдів років. Для цього команда створила фізичну модель квінтесенції, яка демонструє її відштовхувальну та притягальну силу з часом, щоб відповідати попереднім спостереженням розширення Всесвіту. Як тільки модель команди змогла надійно відтворити історію розширення Всесвіту, вони поширили свої прогнози на майбутнє.

«На їхній подив, темна енергія в їхній моделі може зникнути з часом», — сказав Хіншоу. «Її сила може ослабнути. Врешті-решт антигравітаційна властивість темної енергії зникає, і вона знову перетворюється на щось, більше схоже на звичайну матерію».

Згідно з моделлю команди, відштовхувальна сила темної енергії може перебувати в середині швидкого занепаду, який потенційно почався мільярди років тому.

За цим сценарієм прискорене розширення Всесвіту вже сьогодні сповільнюється. Іншими словами, після майже 14 мільярдів років розростання космос може почати скорочуватися.

“Це був би дуже особливий вид скорочення, який ми називаємо повільним скороченням”, – сказав Стейнхардт. «Замість того, щоб розширюватися, простір скорочується дуже, дуже повільно».

Спочатку стискання Всесвіту було б настільки повільним, що будь-які гіпотетичні люди, які ще живуть на Землі, навіть не помітили б змін, сказав Стейнхардт. Згідно з моделлю команди, знадобиться кілька мільярдів років повільного скорочення, щоб Всесвіт досяг приблизно половини розміру, який має сьогодні.

Невже це і буде кінець Всесвіту?

Звідти може статися одна з двох речей, сказав Стейнхардт. Або Всесвіт скорочується до тих пір, поки не згорнеться в самому собі під час великого «хрускоту», закінчуючи простір-час, яким ми його знаємо, або Всесвіт скорочується лише настільки, щоб повернутися до стану, подібного до його початкових умов, і ще один Великий вибух — або великий «відскок» — відбувається створення нового всесвіту з попелу старого.

У цьому другому сценарії (який Стейнхардт та інший його колега описали в статті 2019 року в журналі Physics Letters B) Всесвіт дотримується циклічної моделі розширення і стискання, хрустів і відскоків, які постійно руйнуються і переробляють його. Якщо це правда, то наш нинішній Всесвіт може бути не першим чи єдиним Всесвітом, а лише останнім у нескінченній серії всесвітів, які розширювалися і стискалися раніше нашого, сказав Стейнхардт. І все це залежить від мінливої ​​природи темної енергії.

Наскільки все це правдоподібно? Хіншоу сказав, що інтерпретація квінтесенції в новій статті є «цілком розумним припущенням щодо того, що таке темна енергія».

На жаль, немає хорошого способу перевірити, чи справжня ця квінтесенція, чи космічне розширення почало сповільнюватися, визнав Стейнхардт. Поки що це лише питання узгодження теорії з минулими спостереженнями — і автори вміло роблять це у своїй новій роботі. Чи чекає наш Всесвіт майбутнє нескінченного зростання чи швидкого занепаду, покаже час.

Джерело

Прокоментуйте: