Ako nešto točno znamo o našem svemiru, to je da je nestatičan i mijenja se s vremenom. Što joj donosi budućnost?
Danas imamo standardni kozmološki model koji dobro opisuje povijest svemira gotovo od trenutka njegova nastanka pa sve do našeg vremena. Štoviše, sada nema ozbiljnog razloga da vjerujemo da ovaj model ne može poslužiti kao osnova za predviđanje evolucije našeg svijeta. Istina, ima natjecatelja koji nude potpuno drugačije scenarije za buduće događaje. Međutim, još nemamo podatke promatranja koji bi ukazivali na stvarnu potrebu ne samo za revidiranjem standardnog modela, već čak i za ozbiljnu ispravku.
Praznina ili mrlje
Sada o budućnosti. Iz standardnog modela proizlazi da će u vrlo dalekoj budućnosti uloga gravitacije praktički nestati i brzina širenja Svemira počet će se eksponencijalno povećavati. Vanjski prostor postat će prazan, i sve brži i brži. Međutim, ta će se brzina uvijek monotono povećavati, od sadašnjeg doba do kraja vremena. Standardni model isključuje scenarije u kojima vakuum gubi stabilnost i njegova gustoća energije skače u beskonačnost u ograničenom vremenu. U ovom slučaju, brzina širenja Svemira također će težiti beskonačnosti, što će dovesti do rupture i nestanka svih materijalnih objekata - od galaksija i zvijezda do atoma i atomske jezgre. Neki konkurenti Standardnom modelu predviđaju ovaj ishod, ali astronomi nemaju podatke koji bi podržali te teorije. iskreno,Ja ih ne shvaćam ozbiljno, temelje se na vrlo neobičnoj fizici. Standardni se model odlično slaže s opažanjima i nema smisla napuštati ga.
Ubrzavanje širenja Svemira značit će samo povećanje brzine širenja galaksija. Budući da se gustoća tamne energije neće mijenjati, ona neće moći uništiti galaksije i druge gravitacijski stabilne strukture koje to u trenutnom dobu ne sprječava da postoje. To, naravno, ne znači da će same galaksije ostati u obliku u kojem postoje danas. Tijekom vremena, sve zvijezde će sagorjeti gorivo i pretvoriti se u bijele patuljke, neutronske zvijezde ili crne rupe. Rupe će rasti, spajaju se jedna s drugom i troše zvjezdani ostaci i međuzvjezdani plin. Međutim, ovi i drugi destruktivni procesi odvijat će se bez sudjelovanja tamne energije.
Lokalne vijesti
Promotivni video:
Pa što čeka našu vlastitu Galaksiju, Mliječni put? Približava se susjednoj velikoj spiralnoj galaksiji Andromeda - sada brzinom od 110 km / s. Za 6 milijardi godina obje će se galaksije spojiti i formirati novi zvjezdani skup Milcomedou. Sunce će ostati unutar Milkomeda, samo da bi se preselilo na njegovu periferiju u odnosu na svoj trenutni položaj u Mliječnom putu. Po zanimljivoj slučajnosti, upravo tada će izgorjeti vodikovo gorivo i krenuti putem kataklizmičnih promjena, koje će završiti njegovom pretvorbom u bijelog patuljka.
Do sada smo razgovarali o prilično bliskoj budućnosti. Nakon stabilizacije, Milcomed će održavati gravitacijsku stabilnost gigantskim vremenskim razdobljima, barem tisuću puta većim od trenutnog doba Svemira. Ali ona će biti sama mnogo ranije. Za otprilike 100 milijardi godina ili nešto kasnije, sve daleke galaksije koje danas možemo promatrati nestat će s njegove nepomičnosti. Do tada, brzina njihovog širenja, uzrokovana širenjem Svemira, premašit će brzinu svjetlosti, tako da fotoni koje emitiraju nikada neće doseći Milcomed. U jeziku kozmologije, galaksije će nepovratno ići izvan svog događaja događaja. Njihova će prividna svjetlina opadati, a na kraju će svi izblijediti i nestajati. Tako će promatrači u Milcomedu vidjeti samo njezine vlastite zvijezde - naravno, samo one koje će do tada još emitirati svjetlost. Najlakši crveni patuljci ostat će aktivni najduže vrijeme, ali za najviše 10 trilijuna godina počet će i umrijeti.
Standardni svemir
Standardni model tvrdi da se u naše vrijeme Univerzum mijenja pod utjecajem dva glavna faktora: gravitacije obične i tamne materije i antigravitacijskog učinka ne-nulte energije vakuuma, što se obično naziva tamna energija.
U ranoj mladosti svemira, energija elektromagnetskog zračenja i neutrino strujanja također su dali značajan doprinos njegovoj evoluciji. Sada je njegova uloga vrlo mala, budući da je gustoća zračenja energijom izuzetno niska, a štoviše, stalno raste zbog širenja vanjskog prostora. Istovremeno, gustoća tamne energije, kao što se pojavljuje u standardnom modelu, ostaje konstantna. Ne smanjuje se s širenjem Svemira i već je tri puta veća od monotono padajuće gustoće obične i tamne materije. Stoga tamna energija izaziva ubrzano širenje svemira, a to ne može obuzdati slabljenjem gravitacije galaksija i intergalaktičkog medija.
Strateški planovi
Kada starost svemira dosegne trilijun godina, valna dužina CMB bit će jednaka njegovoj veličini. Zatim, i još više kasnije, nijedan detektor neće moći registrirati ove ultrahladne fotone. Stoga, bilo koji promatrač, ma koliko bili savršeni njihovi instrumenti, neće moći koristiti relikvijsko zračenje kao izvor astronomskih informacija.
Sada vrhunac spektra ovih fotona leži u mikrovalnom rasponu, a naša oprema ih lako otkriva, pružajući najvažnije podatke o ranoj povijesti svemira. Daleka budućnost je daleko izvan standardnog kozmološkog modela. Možemo razumno pretpostaviti da će rastuće crne rupe apsorbirati značajan dio barijenske i tamne materije, ali što će se dogoditi s njezinim ostatkom, razasutim po ogromnim prostranstvima prostora?
Fizika tvrdi da elektroni ne podliježu nikakvom obliku raspada, ali ne postoji takva sigurnost u vezi s protonovima. Prema modernim podacima, poluživot protona ne može biti manji od 1034 godine - to je puno, ali još uvijek ne vječnost. Također ne znamo dugoročnu sudbinu čestica tamne materije, koje još uvijek nisu otkrivene. Najvjerojatnije predviđanje ultra daleke budućnosti svodi se na činjenicu da će Svemir postati izuzetno prazan i hladan do gotovo apsolutne nule.
Kako će se to točno dogoditi još uvijek nije poznato, ovdje je na temeljnoj fizici. Međutim, budućnost na trilijun ljestvici prilično je predvidljiva na temelju standardnog modela. Naravno, ako se neka nova svojstva otkriju u vakuumu, ovaj će se scenarij morati preispitati, ali o tome se već razmišlja.
Avi Loeb, profesor, šef katedre za astronomiju na Sveučilištu Harvard, direktor Instituta za teoriju i računalno modeliranje Harvard-Smithsonian centra za astrofiziku.
Razgovarali: Aleksej Levin, Oleg Makarov, Dmitrij Mamontov