Кэти Мак - Конец всего. 5 сценариев гибели Вселенной с точки зрения астрофизики

На протяжении нескольких лет главной задачей было измерение параметра w и выяснение, что происходит с темной энергией. Были проведены измерения, написаны работы, построены графики, на которых показаны согласующиеся с данными значения параметра w. Версия космологической постоянной казалась самой правдоподобной.

Однако в конце 1990-х – начале 2000-х годов небольшая группа космологов указала на важную необсуждаемую предпосылку, лежащую в основе расчетов их коллег. Использование этой предпосылки было вполне разумным решением, поскольку ее игнорирование нарушило бы некоторые из фундаментальных принципов теоретической физики. Тем не менее имеющиеся данные не требовали учета этих принципов, а мы как ученые должны опираться прежде всего на данные. Даже если это означает, что нам придется пересмотреть судьбу Вселенной.

Физик Роберт Колдуэлл и его коллеги задали простой вопрос: а что если значение параметра w меньше -1? Скажем, – 1,5? Или -2? До этого момента такая возможность не рассматривалась, поскольку считалась невероятной. Построенные на основе данных графики, показывающие область «допустимых» значений параметра w, как правило, резко обрывались на значении -1. Ось могла включать значения от -1 до 0 или от -1 до 0,5, но значение -1 было непреодолимой стеной. Такой же непреодолимой, как значение 0 для того, кто пытается угадать рост человека.

Когда Колдуэлл занялся этой проблемой, он заметил, что все наблюдения указывают на то, что значение w равно или почти равно -1. То есть значения меньше -1 не противоречат данным.

Эта гипотетическая темная энергия с параметром w < -1 была названа Колдуэллом «фантомной темной энергией» и противоречила вышеупомянутым важным теоретическим принципам, в частности, «доминирующему энергетическому условию», согласно которому энергия не может перемещаться быстрее света [48] Объясняя выбор термина «фантомная» в своей статье 1999 года, где впервые упоминается эта идея, Колдуэлл писал: «Фантом – это нечто, воспринимаемое зрением или другими органами чувств, но не имеющее телесного воплощения, – подходящее определение для формы энергии, описываемой в терминах неортодоксальной физики». . Это условие кажется вполне разумным, но оно несколько отличается от обычного утверждения о том, что свет (или любой вид материи) имеет предельную скорость распространения, и в настоящее время оно является не столько доказанным физическим принципом, сколько очень хорошей идеей. Что, если ему свойственна некоторая гибкость?

Колдуэлл и его коллеги пошли еще дальше и рассчитали ограничения, основываясь на полном диапазоне возможных значений параметра w. В результате они выяснили не только то, что значения меньше -1 полностью соответствуют данным, они также установили, что если w даже крайне незначительно отклоняется от -1 в меньшую сторону, темная энергия разорвет Вселенную, и произойдет это за конечное время, которое можно вычислить.

Здесь я хочу на секунду прерваться и сказать, что эта статья под названием Phantom Energy: Dark Energy with w < -1 Causes a Cosmic Doomsday («Фантомная энергия: темная энергия с параметром w < -1 предвещает космический конец света») – одна из моих любимых работ по физике. Нечасто можно обнаружить, что небольшая корректировка текущей картины мира в виде незначительного уменьшения значения параметра приводит к уничтожению Вселенной. Более того, вы можете точно рассчитать, когда и как именно погибнет Вселенная и как она будет выглядеть, когда это произойдет.

Об этом мы и поговорим далее.

Аналогией в данном случае может послужить процесс распутывания.

Первыми будут разрушены самые крупные образования, состоящие из слабо связанных между собой компонентов. Длинные переплетающиеся траектории, по которым лениво кружат группы из сотен и тысяч галактик в скоплениях, будут становиться все более длинными. Обширные пространства, преодолеваемые галактиками за миллионы или миллиарды лет, еще больше расширятся, в результате чего галактики на окраинах начнут медленно дрейфовать в углубляющиеся космические пустоты. Вскоре даже самые плотные скопления рассеются, поскольку на входящие в их состав галактики больше не будет действовать сила притяжения со стороны центрального ядра.

Для нас исчезновение скоплений должно было бы стать первым зловещим признаком начала Большого разрыва. Однако из-за конечной скорости света эта подсказка дойдет до нас с задержкой – к тому моменту, когда эффекты Большого разрыва начнут проявляться в непосредственной близости от нас. По мере рассеивания местного скопления Девы входящие в его состав галактики будут все быстрее удаляться от Млечного Пути. Однако заметить этот эффект будет довольно трудно, в отличие от следующего.