Человечество на протяжении поколений смотрит на звёзды и задаётся вопросом о конечной судьбе Вселенной. Будет ли она вечно расширяться в холодной пустоте или ждёт более драматичный конец?
Исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv физиками из Корнельского университета, Шанхайского университета Цзяо Тун и других учреждений, может наконец дать нам ответ, и он удивительно точен.
Используя данные ряда астрономических исследований, включая «Исследование тёмной энергии» и «Спектроскопический инструмент тёмной энергии», учёные разработали модель, которая предсказывает, что Вселенная закончится «Большим хрустом» примерно через 33,3 миллиарда лет. Поскольку сейчас Вселенной 13,8 миллиарда лет, у нас есть примерно 20 миллиардов лет до того, как занавес упадёт!
Это предсказание ставит под сомнение давно существовавшее предположение о том, что Вселенная будет расширяться вечно. Вместо этого оно предполагает, что после достижения максимального расширения примерно через 7 миллиардов лет Вселенная начнёт сжиматься, пока всё не схлопнется обратно в единую точку.
Ключ к пониманию кроется в тёмной энергии — таинственной силе, составляющей около 70% Вселенной и движущей её расширение.
Долгое время считалось, что тёмная энергия ведёт себя как космологическая постоянная, поддерживая постоянное давление, которое бесконечно раздвигает пространство. Однако недавние наблюдения показывают, что тёмная энергия может быть динамичной. Исследователи предлагают модель, включающую сверхлёгкую частицу, называемую аксионом, в сочетании с так называемой отрицательной космологической постоянной.
Представьте себе огромную резиновую ленту. Изначально Вселенная расширяется по мере того, как эта «резинка» растягивается. Но со временем сила упругости становится сильнее расширения, заставляя всё снова сжаться вместе.
Согласно новой модели, Вселенная продолжает расширяться, но с постепенно замедляющейся скоростью, пока не достигнет максимального размера, примерно на 69% больше, чем сегодня, примерно через 7 миллиардов лет. Затем начинается постепенное сжатие, поскольку гравитационные силы и отрицательная космологическая постоянная берут верх, что приводит к быстрому коллапсу в последние моменты.
Важно отметить, что это предсказание сопровождается значительной неопределённостью. Исследователи признают, что их модель имеет большие погрешности из-за ограниченности данных наблюдений. Отрицательная космологическая постоянная, лежащая в основе их прогноза, остаётся весьма спекулятивной, и альтернативные сценарии, включая вечное расширение, всё ещё возможны.
Что делает это исследование особенно захватывающим, так это не только само предсказание, но и то, что мы можем вскоре его проверить. Несколько крупных астрономических проектов, запускаемых в ближайшие годы, обеспечат гораздо более точные измерения поведения тёмной энергии, что может подтвердить, уточнить или полностью исключить сценарий «Большого хруста», раз и навсегда.
Даже если это подтвердится, отсчёт времени в 20 миллиардов лет вряд ли представляет собой немедленный кризис. Для сравнения: сложная жизнь на Земле существует всего около 600 миллионов лет. Двадцать миллиардов лет — это временной промежуток настолько огромный, что Солнце уже погаснет, а наша галактика столкнётся с Андромедой задолго до начала любого космического коллапса.
Тем не менее это исследование представляет собой выдающееся достижение в нашем понимании космоса. Впервые учёные разработали конкретное, поддающееся проверке предсказание о конечной судьбе всего сущего, дав нам чёткие временные рамки для наиболее драматического возможного события — конца самой Вселенной.