Иногда можно услышать красивую идею: Вселенная будто гигантский маятник. Она расширяется, потом останавливается, затем начинает сжиматься - и все повторяется снова. Такой сценарий ученые действительно обсуждали десятилетиями. Его называли «пульсирующей» или «колеблющейся» Вселенной.
Но современные наблюдения показывают - скорее всего, ничего подобного не происходит. Вселенная не колеблется. Более того, она расширяется все быстрее.
Разберемся, почему.
Откуда вообще взялась идея колеблющейся Вселенной
После открытия расширения Вселенной в 1920-х годах ученые сразу задали очевидный вопрос: а что будет дальше?
Если существует гравитация, значит она должна тормозить расширение. Масса всех галактик притягивает друг друга. Логика подсказывала простой сценарий:
- Вселенная расширяется после Большого взрыва
- Гравитация постепенно замедляет это расширение
- В какой-то момент расширение останавливается
- Начинается обратный процесс - сжатие
- Вселенная схлопывается в «Большой коллапс»
- Затем происходит новый взрыв
Получается космический цикл: взрыв - расширение - сжатие - снова взрыв.
Эта модель выглядела очень привлекательной. Она позволяла избежать вопроса о начале времени. Вселенная могла существовать вечно, просто проходя бесконечные циклы.
Но проблема в том, что реальная Вселенная ведет себя иначе.
Наблюдения показали неожиданное
В 1998 году две независимые группы астрономов изучали далекие сверхновые типа Ia. Эти взрывы используются как «стандартные свечи» - их яркость известна, поэтому можно точно определить расстояние до галтик.
Результат оказался шокирующим.
Удаленные галактики оказались дальше, чем должны были быть, если бы расширение замедлялось. Это означало только одно - расширение не тормозится.
Оно ускоряется.
За это открытие ученые позже получили Нобелевскую премию по физике.
С тех пор данные только подтверждались. Космический телескоп «Хаббл», спутник Planck, исследования реликтового излучения и распределения галактик - все указывает на один и тот же вывод.
Вселенная расширяется ускоренно.
Темная энергия - главный подозреваемый
Чтобы объяснить ускорение, ученым пришлось ввести новую форму энергии - темную энергию.
Сегодня считается, что она составляет около 68% всей энергии Вселенной.
Ее свойства необычны:
- она равномерно распределена по пространству
- не образует галактик
- не притягивает, а наоборот - ускоряет расширение пространства
Проще говоря, пространство само начинает растягиваться быстрее и быстрее.
Это полностью ломает идею колеблющейся Вселенной.
Если расширение ускоряется, то остановить его практически невозможно.
Почему Вселенная уже не сможет «сжаться обратно»
Для того чтобы Вселенная начала сжиматься, гравитация должна победить расширение.
Но наблюдения показывают обратное.
Средняя плотность вещества во Вселенной слишком мала. Даже если сложить массу всех галактик, газа и темной материи - этого недостаточно.
А темная энергия только усиливает расширение.
По современным оценкам:
- обычная материя - около 5%
- темная материя - около 27%
- темная энергия - около 68%
Гравитации просто нечем «перетянуть канат».
И чем больше становится Вселенная, тем сильнее начинает доминировать темная энергия.
Это означает, что шанс на обратное сжатие практически исчезает.
Что тогда ждет Вселенную
Самый вероятный сценарий сегодня называется «тепловая смерть».
Он звучит драматично, но на самом деле речь идет о медленном и очень долгом процессе.
Через миллиарды и триллионы лет:
- галактики будут удаляться друг от друга быстрее света
- новые звезды перестанут рождаться
- существующие звезды постепенно погаснут
- останутся только холодные остатки - белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры
В конечном итоге даже черные дыры испарятся из-за излучения Хокинга.
Вселенная станет холодной, темной и почти пустой.
И никакого «обратного цикла» не произойдет.
А вдруг все-таки есть шанс на колебания
Физики не любят говорить «никогда». Теоретически существуют экзотические модели, где Вселенная может переживать циклы.
Например:
- модели квантовой гравитации
- теория «большого отскока»
- сценарии с изменяющейся темной энергией
Но пока для них нет наблюдательных подтверждений.
Все реальные данные - реликтовое излучение, распределение галактик, сверхновые, гравитационные линзы - лучше всего согласуются с моделью ΛCDM.
А она описывает Вселенную, которая расширяется ускоренно и не собирается останавливаться.
Парадокс нашего положения
Самое удивительное - мы живем в очень необычную эпоху.
Сейчас галактики еще видны, космический микроволновой фон еще можно измерить, а следы Большого взрыва доступны наблюдениям.
Но через десятки миллиардов лет будущие астрономы уже не смогут увидеть ничего из этого.
Для них Вселенная будет выглядеть как одинокая галактика в пустоте.
Они даже не смогут доказать, что когда-то был Большой взрыв.
Ирония в том, что мы живем в редкий момент космической истории, когда устройство Вселенной вообще можно понять.
И именно сейчас наблюдения показывают - наша Вселенная не колеблется.
Она просто продолжает расширяться. И делает это все быстрее.