Ja mēs kaut ko precīzi zinām par savu Visumu, tas ir, ka tas nav statisks, laika gaitā mainās. Kāda viņai nākotne?
Šodien mums ir standarta kosmoloģiskais modelis, kas labi raksturo Visuma vēsturi gandrīz no tā dzimšanas brīža līdz pat mūsu laikam. Turklāt tagad nav nopietna pamata uzskatīt, ka šis modelis nevar kalpot par pamatu, lai prognozētu turpmāko mūsu pasaules attīstību. Tiesa, tai ir konkurenti, kuri piedāvā pilnīgi atšķirīgus scenārijus nākotnes notikumiem. Tomēr mums vēl nav novērojumu datu, kas norādītu uz patiesu vajadzību ne tikai pārskatīt standarta modeli, bet pat to nopietni labot.
Tukšums vai šķēles
Tagad par nākotni. No standarta modeļa izriet, ka ļoti tālā nākotnē gravitācijas loma praktiski izzudīs un Visuma izplešanās ātrums sāks pieaugt eksponenciāli. Kosmosa telpa kļūs tukša, turklāt arvien ātrāka. Tomēr šis ātrums vienmēr palielināsies vienmuļi, sākot no šī laikmeta līdz laika beigām. Standarta modelis izslēdz scenārijus, kad vakuums zaudē stabilitāti un tā enerģijas blīvums noteiktā laikā lec līdz bezgalībai. Šajā gadījumā Visuma izplešanās ātrumam būs tendence arī uz bezgalību, kas novedīs pie visu materiālo objektu plīsuma un pazušanas - no galaktikām un zvaigznēm līdz atomiem un atomu kodoliem. Daži standarta modeļa konkurenti prognozē šo iznākumu, bet astronomiem nav datu, kas atbalstītu šīs teorijas. Godīgi,Es pats tos neuztveru nopietni, tie balstās uz ļoti neparastu fiziku. Standarta modelis lieliski saskan ar novērojumiem, un nav jēgas no tā atteikties.
Paātrinājusies Visuma izplešanās nozīmēs tikai galaktiku izplešanās ātruma palielināšanos. Tā kā tumšās enerģijas blīvums nemainīsies, tā nespēs iznīcināt galaktikas un citas gravitācijas stabilās struktūras, kuras tas neliedz pastāvēt pašreizējā laikmetā. Protams, tas nenozīmē, ka pašas galaktikas paliks tādā formā, kādā tās pastāv šodien. Laika gaitā visas zvaigznes sadedzinās kodolsintēzes degvielu un pārvērtīsies baltajos punduros, neitronu zvaigznēs vai melnajos caurumos. Caurumi pieaugs, saplūstot viens ar otru un patērējot zvaigžņu paliekas un starpzvaigžņu gāzi. Tomēr šie un citi destruktīvie procesi notiks bez tumšās enerģijas līdzdalības.
Vietējās ziņas
Reklāmas video:
Kas tad gaida mūsu pašu galaktiku, Piena ceļu? Tas tuvojas kaimiņos esošajai lielajai spirālveida galaktikai Andromedai - tagad ar ātrumu 110 km / s. 6 miljardu gadu laikā abas galaktikas saplūdīs un veidos jaunu zvaigžņu kopu Milcomedou. Saule paliks Milcomed iekšienē, tikai lai pārvietotos uz savu perifēriju, salīdzinot ar tās pašreizējo atrašanās vietu Piena Ceļā. Ar interesantu sakritību tieši tad tas sadedzinās ūdeņraža degvielu un uzsāks kataklizmisko izmaiņu ceļu, kas beigsies ar tā pārveidošanu par balto punduri.
Līdz šim mēs runājām par diezgan tuvā nākotni. Pēc stabilizācijas Milcomed saglabās gravitācijas stabilitāti gigantiskos laika periodos, vismaz tūkstoš reižu pārsniedzot pašreizējo Visuma vecumu. Bet viņa būs viena pati daudz agrāk. Apmēram 100 miljardu gadu laikā vai nedaudz vēlāk visas tālas galaktikas, kuras mēs šodien varam novērot, pazudīs no tās stiprinājuma. Līdz tam laikam to izplešanās ātrums, ko izraisa Visuma izplešanās, pārsniegs gaismas ātrumu, lai to izstarotie fotoni nekad nesasniegtu Milcomed. Kosmoloģijas valodā galaktikas neatgriezeniski pārsniegs notikumu horizontu. Viņu šķietamais spilgtums samazināsies, un galu galā viņi visi izgaist un izdziest. Tātad novērotāji Milcomed redzēs tikai viņas pašas zvaigznes - protams, tikai tās, kuras līdz tam laikam vēl izstaros gaismu. Visilgāk sarkanie punduri darbosies visilgāk, bet ne vairāk kā 10 triljonu gadu laikā tie arī mirs.
Standarta Visums
Standarta modelī teikts, ka mūsu laikā Visums mainās divu galveno faktoru ietekmē: parastās un tumšās vielas smagums un vakuuma enerģijas, kas nav nulle, ko parasti sauc par tumšo enerģiju, antigravitācijas efekts.
Visuma agrīnā jaunībā elektromagnētiskā starojuma un neitrīno plūsmu enerģija arī deva būtisku ieguldījumu tā attīstībā. Tagad tā loma ir ļoti maza, jo izstarojošās enerģijas blīvums ir ārkārtīgi zems un turklāt tas pastāvīgi samazinās, pateicoties kosmosa paplašināšanai. Tajā pašā laikā tumšās enerģijas blīvums, kā tas parādās standarta modelī, paliek nemainīgs. Tas nesamazinās līdz ar Visuma izplešanos un jau ir trīs reizes lielāks par parastās un tumšās vielas monotoniski krītošo blīvumu. Tāpēc tumšā enerģija izraisa paātrinātu Visuma izplešanos, ko nevar ierobežot galaktiku un starpgalaktiskās vides vājinātais gravitācijas spēks.
Stratēģiskie plāni
Kad Visuma vecums sasniegs triljonu gadu, CMB viļņa garums būs vienāds ar tā lielumu. Tad un vēl jo vairāk vēlāk neviens detektors nespēs reģistrēt šos sevišķi aukstos fotonus. Tāpēc jebkurš novērotājs, neatkarīgi no tā, cik lieliski ir viņu instrumenti, nevarēs izmantot relikvijas starojumu kā astronomiskās informācijas avotu.
Tagad šo fotonu spektra virsotne atrodas mikroviļņu diapazonā, un mūsu aprīkojums tos viegli uztver, nodrošinot vissvarīgāko informāciju par Visuma agrīno vēsturi. Tāla nākotne ir tālu ārpus standarta kosmoloģiskā modeļa. Mēs varam pamatoti pieņemt, ka augošie melnie caurumi absorbēs ievērojamu daļu gan baryonic, gan tumšās vielas, bet kas notiks ar tā paliekām, kas izkaisītas pa plašajiem kosmosa plašumiem?
Fizika apgalvo, ka elektroni nav pakļauti jebkādai sabrukšanas formai, bet par protoniem šādas pārliecības nav. Saskaņā ar mūsdienu datiem protona pusperiods nevar būt mazāks par 1034 gadiem - tas ir daudz, bet tomēr ne mūžība. Mēs arī nezinām tumšās vielas daļiņu ilgtermiņa likteni, kas vēl nav atklāti. Visticamākais ļoti tālā nākotnes pareģojums ir saistīts ar faktu, ka Visums kļūs ārkārtīgi tukšs un atdzisis līdz gandrīz absolūtai nullei.
Cik precīzi tas notiks, joprojām nav zināms, šeit ir atkarīgs no pamata fizikas. Tomēr nākotne triljonu gada mērogā ir diezgan paredzama, pamatojoties uz standarta modeli. Protams, ja vakuumā tiek atklātas dažas jaunas īpašības, šis scenārijs būs jāpārskata, bet tas jau ir no spekulācijas.
Avi Loeb, profesors, Hārvarda universitātes Astronomijas katedras vadītājs, Hārvarda-Smitsona astrofizikas centra Teorijas un datormodelēšanas institūta direktors.
Intervēja: Aleksejs Levins, Oļegs Makarovs, Dmitrijs Mamontovs