Физики предсказывают, когда Вселенная закончится обратным Большим Взрывом
Если недавние открытия о том, что темная энергия развивается, сохранят хоть какую-то уверенность, наша Вселенная рухнет под действием собственной гравитации в течение ограниченного времени, как предполагают новые расчеты.
Основываясь на нескольких недавних результатах темной энергии, новая модель показывает, что продолжительность жизни Вселенной составляет всего 33,3 миллиарда лет. Поскольку сейчас прошло 13,8 миллиардов лет после Большого взрыва, это говорит о том, что нам осталось чуть меньше 20 миллиардов лет.
Еще 11 миллиардов лет Вселенная будет продолжать расширяться, прежде чем остановится и поменяет направление, коллапсируя до гипотетического Большого сжатия, говорят физики Хоанг Нхан Лу из Международного физического центра Доностия в Испании, Ю-Ченг Цю из Шанхая. Университет Цзяо Тонг в Китае и автор-корреспондент Генри Тай из Корнельского университета в США.
По теме: Наиболее точное измерение темной энергии подтверждает, что Вселенная не разорвется на части
«В течение последних 20 лет люди считали, что космологическая постоянная положительна, и Вселенная будет расширяться вечно», — говорит Тай. «Новые данные, похоже, указывают на то, что космологическая постоянная отрицательна и что Вселенная закончится в результате Большого сжатия».
Космологическая постоянная, о которой говорит Тай, — это λ, введенная Альбертом Эйнштейном в его общей теории относительности для описания расширения Вселенной. Если значение λ положительное, то оно действует как сила, которая постоянно выталкивает наружу, способствуя расширению Вселенной. Если λ отрицательна, она ведет себя как постоянное притяжение, которое никогда не ослабевает и может в конечном итоге остановить и повернуть вспять расширение.
Недавние наблюдения намекают на то, что темная энергия может меняться с течением времени. В новой модели наилучшее соответствие авторов идет рука об руку с небольшим отрицательным значением λ, хотя текущие данные не исключают, что λ равно 0. Поскольку отрицательное значение λ тянет внутрь, оно будет препятствовать, а не способствовать расширению Вселенной.
Тем не менее, согласно подавляющему большинству доказательств, Вселенная действительно расширяется. Но мы можем добраться до наблюдаемого поведения Вселенной, если объединим небольшое отрицательное значение λ со сверхлегким аксионным полем, которое сегодня ведет себя как темная энергия.
Мы думаем, что аксионы — это сверхлегкие частицы, которые также можно рассматривать как гладкое призрачное поле во всем пространстве, впервые предложенное десятилетия назад в качестве потенциального решения некоторых других проблем в физике элементарных частиц.
В своем новом анализе Тай и его коллеги описывают аксион как сила, которая вначале мягко выталкивает Вселенную наружу, но со временем постепенно ослабевает.
В настоящее время влияние аксиона все еще господствует, выталкивая Вселенную наружу с возрастающей скоростью, поскольку гравитация ослабевает между телами, растягивающимися все дальше и дальше друг от друга – поэтому Вселенная по-прежнему ускоряется по этому сценарию.
Однако примерно через 11 миллиардов лет Толчок аксиона ослабнет настолько, что возьмет на себя притяжение отрицательного λ, остановив расширение Вселенной наружу при максимальном размере, примерно в 1,7 раза превышающем нынешний размер. Затем Вселенная снова начнет сжиматься – всего за 8 миллиардов лет произойдет Большое сжатие.
Это немного похоже на езду на велосипеде в гору, когда вас подталкивает попутный ветер: при подъеме вверх, когда попутный ветер ослабевает, ваше подъем замедляется, затем плавно останавливается на гребне, прежде чем вы начнете спускаться по более крутому склону, набирая скорость по мере движения.
Согласно статье, «нисходящее» сокращение происходит быстрее, потому что кинетическая энергия аксиона берет верх, а повышение плотности усиливает гравитационное притяжение, делая фазу сжатия короче фазы расширения.
Большое сжатие похоже на противоположность Большому взрыву, когда вся материя во Вселенной снова сливается в одну бесконечно плотную сингулярность.
Важно отметить, что это далеко не определенность – не Это предсказание, но одно возможное будущее, если недавние намеки подтвердятся. Чтобы определить, действительно ли темная энергия развивается, потребуется гораздо больше данных.
Кроме того, мы до сих пор не знаем, что такое темная энергия; возможно, это вообще не аксионы или аксионоподобные частицы, а нечто совершенно иное.
Тем не менее, статья дает один потенциальный ответ на один из самых больших вопросов космологии.
«Для любой жизни вы хотите знать, как жизнь начинается и как жизнь заканчивается – конечные точки», – говорит Тай.
«Для нашей Вселенной также интересно знать, есть ли у нее начало? В 1960-х годах мы узнал, что у него есть начало. Тогда следующий вопрос: «Есть ли у этого конец?» Многие годы многие думали, что так будет продолжаться вечно. Приятно осознавать, что, если данные подтвердятся, Вселенной придет конец».
Исследование опубликовано в Журнале космологии и физики астрочастиц.
