Всесвіт закінчиться через 33 мільярди років — нове дослідження

Протягом поколінь люди дивилися на зірки і замислювалися про остаточну долю Всесвіту. Чи буде він розширюватися назавжди у холодну порожнечу, чи зустріне більш драматичний кінець? Нове дослідження, опубліковане фізиками з Корнеллського університету, Шанхайського університету Цзяо Тун та інших установ, свідчить про те, що ми нарешті можемо мати відповідь, і вона на диво конкретна.

Використовуючи дані з низки астрономічних оглядів, включаючи Огляд темної енергії та Спектроскопічний інструмент темної енергії, дослідники розробили модель, яка передбачає, що наш Всесвіт закінчиться «Великим хрускітом» приблизно через 33,3 мільярди років. Оскільки Всесвіт зараз має вік 13,8 мільярда років, це дає нам приблизно 20 мільярдів років до того, як опуститься завіса.

Це передбачення кидає виклик давно усталеному припущенню про те, що Всесвіт буде розширюватися назавжди. Натомість воно свідчить про те, що після досягнення максимального розширення приблизно через 7 мільярдів років Всесвіт почне стискатися, поки все не згорне назад у єдину точку.

Ключ полягає в розумінні темної енергії — таємничої сили, яка становить близько 70 відсотків Всесвіту і керує його розширенням. Довго вважалося, що темна енергія поводиться як космологічна константа, підтримуючи стабільний тиск, який розштовхує простір на невизначений термін. Однак останні спостереження свідчать про те, що темна енергія насправді може бути динамічною. Дослідники пропонують модель, що включає ультралегку частинку, яка називається аксіон, у поєднанні з так званою негативною космологічною константою.

Подумайте про це як про величезну гумку. Спочатку Всесвіт розширюється, коли ця «гумка» розтягується. Але зрештою пружна сила стає сильнішою за розширення, змушуючи все повернутися назад. Згідно з новою моделлю, Всесвіт продовжує розширюватися, але з поступово сповільнюваною швидкістю, поки не досягне максимального розміру, приблизно на 69 відсотків більшого за сьогоднішній, приблизно через 7 мільярдів років. Потім починається поступове стиснення, коли гравітаційні сили та негативна космологічна константа беруть верх, що призводить до швидкого колапсу в останні моменти.

Важливо зазначити, що це передбачення супроводжується значною невизначеністю. Дослідники визнають, що їхня модель має великі межі похибки через обмежені спостережні дані. Негативна космологічна константа, яка керує їхнім передбаченням, залишається вкрай спекулятивною, і альтернативні сценарії, включаючи вічне розширення, все ще можливі.

Те, що робить це дослідження особливо захоплюючим, це не лише передбачення, а й те, що ми незабаром зможемо його перевірити. Кілька великих астрономічних проектів, які запускаються в найближчі роки, забезпечать набагато точніші вимірювання поведінки темної енергії, потенційно підтвердивши, уточнивши або повністю виключивши сценарій Великого хрускіту раз і назавжди.

Навіть якщо це підтвердиться, 20-мільярдний зворотний відлік навряд чи становить безпосередню кризу. Для перспективи, складне життя на Землі існувало лише близько 600 мільйонів років. Двадцять мільярдів років являють собою настільки величезний проміжок часу, що Сонце вже помре, а наша галактика зіткнеться з Андромедою задовго до того, як почнеться будь-який космічний колапс.

Тим не менш, це дослідження являє собою чудове досягнення в нашому розумінні космосу. Вперше вчені розробили конкретне, перевірене передбачення про остаточну долю всього, що існує, даючи нам конкретний графік для найдраматичнішої події, яка можлива — кінця самого Всесвіту.

Модель, запропонована дослідниками, базується на припущенні, що темна енергія не є константою, як довго вважалося, а змінюється з часом. Це кардинально змінює наше розуміння космічної еволюції. Якщо темна енергія справді динамічна, то поведінка Всесвіту може бути набагато складнішою, ніж передбачали попередні моделі.

Спектроскопічний інструмент темної енергії, встановлений на 4-метровому телескопі Ніколаса Мейолла в Національній обсерваторії Кітт-Пік, відіграє ключову роль у цьому дослідженні. Цей інструмент дозволяє астрономам вимірювати відстані до мільйонів галактик і квазарів, створюючи найдетальнішу тривимірну карту Всесвіту.

Концепція аксіона, яка лежить в основі нової моделі, походить з теоретичної фізики частинок. Ці гіпотетичні частинки були запропоновані для вирішення певних проблем у фізиці, і тепер вони можуть пояснити поведінку темної енергії. Якщо аксіони справді існують і поводяться так, як передбачає модель, це може революціонізувати наше розуміння фундаментальної фізики.

Негативна космологічна константа, яка є іншим ключовим елементом моделі, означає, що на великих масштабах діє сила, яка протидіє розширенню Всесвіту. Це кардинально відрізняється від позитивної космологічної константи, яка прискорює розширення.

Дослідники підкреслюють, що їхні висновки базуються на найкращих доступних даних, але визнають обмеження поточних спостережень. Майбутні місії, такі як космічний телескоп Євкліда та обсерваторія Віри Рубін, повинні забезпечити набагато точніші вимірювання, які дозволять перевірити або спростувати цю модель.

Якщо передбачення виявиться правильним, це матиме глибокі наслідки для нашого розуміння космосу та нашого місця в ньому. Це також піднімає філософські питання про природу часу, простору та існування. Чи може щось виникнути з нічого після Великого хрускіту? Чи це справді кінець усього, чи лише перехід до нового циклу?