Після 13,8 мільярдів років невпинного розширення Всесвіт зупиниться, а потім почне повільно стискатися, - стверджує Пол Стейнхардт, директор Центру теоретичної науки при Прінстонському університеті в Нью-Джерсі. Нове дослідження опубліковано в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Межа розширення Всесвіту
У новій роботі вчений змоделював природу темної енергії, яка, як передбачається, розширює межі фізичного простору і часу. Минулі спостереження ніби як підтверджують гіпотезу розширення. І прогнозують невтішне для нас майбутнє.
У пропонованій фізиками моделі темна енергія - це не постійна сила природи, а сутність, звана квінтесенцією, яка розпадається з часом.
Дослідники стверджують, що, незважаючи на позірне розширення Всесвіту, відштовхувальна сила темної енергії може слабшати. Більше того, межа розширення буде досягнута через 65 мільйонів років. Далі - протягом 100 мільйонів років - виникне якийсь стаціонарний стан, а потім настане ера повільного стиснення. Ось вона, ера стиснення, через мільярди років завершиться смертю - або, можливо, відродженням - часу і простору.
І все це може статися "напрочуд швидко", - пише Пол Стейнхардт.
"Якщо повернутися на 65 мільйонів років тому, то саме тоді астероїд Чиксулуб врізався в Землю і знищив динозаврів, - каже він в інтерв'ю Live Science. - У космічних масштабах 65 мільйонів років - напрочуд короткий термін".
У цій теорії немає нічого суперечливого або неправдоподібного, - підтверджує Гері Хіншоу, професор фізики та астрономії з Університету Британської Колумбії, який не брав участі в дослідженні.
Однак, оскільки модель спирається тільки на минулі спостереження - і оскільки нинішня природа темної енергії є загадкою - прогнози, висунуті Стейнхардтом, неможливо перевірити. Поки що це "чиста" теорія.
Енергія порожнечі
З 1990-х років домінує точка зору, що розширення Всесвіту прискорюється; простір між галактиками зростає швидше, ніж мільярди років тому.
Для цього, на думку вчених, потрібно багато енергії, темної енергії, - яка, мабуть, діє на противагу гравітації, відштовхуючи наймасивніші об'єкти далі один від одного.
Хоча темна енергія становить приблизно 70% від загальної маси-енергії Всесвіту, її властивості залишаються таємничими. Популярна теорія, висунута Альбертом Ейнштейном, свідчить, що ТЕ є космологічною константою, яка вплетена в тканину простору-часу. Якщо це так, то Всесвіт має розширюватися і прискорюватися вічно.
Однак альтернативна теорія передбачає, що ТЕ не обов'язково має бути постійною, щоб відповідати спостереженням за минулим космічним розширенням. Швидше, вона нагадує квінтесенцію - динамічне поле, що змінюється в часі, про що Стейнхардт писав у статті 1998 року для журналу Physical Review Letters.
На відміну від космологічної сталої, квінтесенція може бути як відштовхувальною, так і притягувальною силою, залежно від співвідношення її кінетичної та потенційної енергії в конкретний момент часу.
Передбачається, що протягом останніх 14 мільярдів років квінтесенція була відштовхувальною силою. Протягом більшої частини цього періоду вона робила незначний внесок у розширення Всесвіту порівняно з випромінюванням і речовиною.
Усе змінилося близько п'яти мільярдів років тому, коли вона стала домінантним компонентом, і її гравітація спровокувала "неконтрольоване" розширення Всесвіту.
"Питання, яке ми ставимо в цій статті, звучить так: "Чи має це прискорення тривати вічно?", - пояснює Стейнхардт. - А якщо ні, то які альтернативи, і як скоро все може змінитися?".
Смерть темної енергії
У своєму дослідженні Стейнхардт описує, як можуть змінитися властивості квінтесенції протягом наступних кількох мільярдів років. Пропонована модель достовірно відтворює історію Всесвіту, тому виникли всі підстави поширити передбачення на майбутнє.
"На його подив, темна енергія може розпадатися з часом, - каже Хіншоу. - Її сила може слабшати. І якщо вона робить це певним чином, то в кінцевому підсумку антигравітаційна властивість темної енергії зникає, і вона знову перетворюється на щось більш схоже на звичайну матерію".
Згідно з моделлю Стейнхардта, відштовхувальна сила темної енергії перебуває в середині швидкого спаду, який невблаганно наближається до свого завершення.
Згідно з цим сценарієм, прискорене розширення Всесвіту сповільнюється. "Зупинка" відбудеться приблизно через 65 мільйонів років. Ще через 100 мільйонів років запуститься механізм стиснення, він триватиме ще 14 мільярдів років.
Іншими словами, Всесвіт "живе" якісь 28 мільярдів років, не більше того.
"Це буде особливий вид стиснення, який ми називаємо повільним стисненням, - пояснює Стейнхардт. - Замість того щоб розширюватися, простір стискається дуже, дуже повільно".
Спочатку стиснення Всесвіту буде настільки повільним, що гіпотетичні люди, які все ще живуть на Землі, навіть не помітять змін. Згідно з моделлю, мине кілька мільярдів років, перш ніж матеріальний космос зменшиться вдвічі порівняно з нинішніми розмірами.
Кінець Всесвіту?
Далі може статися одна з двох подій, вважає Стейнхардт. Або Всесвіт стискатиметься доти, доки не "схлопнеться" у вихідну точку, поклавши кінець простору-часу, яким ми його знаємо, або він скоротиться настільки, що повернеться до стану, схожого на вихідний, і станеться ще один Великий вибух - або великий "відскік", - створивши новий Всесвіт із попелу старого.
У цьому другому сценарії (який Стейнхардт описав у журналі Physics Letters B) Всесвіт слідує циклічній схемі розширення і стиснення, які постійно руйнують і переробляють його. Якщо це так, то нинішній Всесвіт може бути не першим і не єдиним, а лише останньою версією в нескінченній низці "відскоків". Усе це залежить від мінливої природи темної енергії.
Наскільки все це правдоподібно?
Хіншоу стверджує, що інтерпретація квінтесенції в новій роботі - це "цілком розумне припущення про те, що являє собою темна енергія".
Оскільки всі наші спостереження за космічним розширенням походять від об'єктів, віддалених від Землі на мільйони і мільярди світлових років, ми можемо спостерігати тільки минуле Всесвіту, але ми нічого не знаємо про його майбутнє. Цілком можливо, навколишній світ уже мчить назустріч стисненню, і ми про це не дізнаємося доти, доки не почнеться фаза стиснення.
"Я думаю, що все зводиться до того, наскільки переконливою вам здається ця теорія і, що важливіше, наскільки вона перевіряється", - уточнює Хіншоу.
На жаль, не існує хорошого способу перевірити модель Стейнхардта.
Довести, чи існує квінтесенція або космічне розширення сповільнюється, також неможливо, - визнає сам космолог.
Вченим залишається тільки співвіднести теорію з минулими спостереженнями. А що чекає на наш Всесвіт у майбутньому - нескінченне зростання чи швидкий занепад - покаже тільки час, що стискається.
Джерело: livescience.com
