Dacă știm ceva exact despre universul nostru, este că acesta este nestatic, care se schimbă în timp. Ce ține viitorul pentru ea?
Astăzi avem un model cosmologic standard care descrie bine istoria universului aproape din momentul nașterii sale până la vremea noastră. Mai mult, acum nu există niciun motiv serios de a crede că acest model nu poate servi drept bază pentru a prezice evoluția ulterioară a lumii noastre. Este adevărat, are concurenți care oferă scenarii complet diferite pentru evenimente viitoare. Cu toate acestea, nu avem încă date observaționale care ar indica o necesitate reală nu numai de a revizui modelul standard, ci chiar de a-l corecta serios.
Golirea sau mărunțirea
Acum despre viitor. Din modelul standard rezultă că, în viitorul foarte îndepărtat, rolul gravitației va dispărea practic și rata de expansiune a Universului va începe să crească exponențial. Spațiul exterior va deveni gol și mai rapid și mai rapid. Cu toate acestea, această viteză va crește întotdeauna monoton, din epoca actuală până la sfârșitul timpului. Modelul standard exclude scenarii în care vidul pierde stabilitatea și densitatea sa de energie sărită la infinit într-un timp finit. În acest caz, rata de expansiune a Universului va tinde și la infinit, ceea ce va duce la ruperea și dispariția tuturor obiectelor materiale - de la galaxii și stele la atomi și nuclei atomici. Unii concurenți ai modelului standard prezic acest rezultat, dar astronomii nu au date care să susțină aceste teorii. Sincer,Eu însumi nu le iau în serios, ele se bazează pe o fizică foarte neobișnuită. Modelul standard este de acord excelent cu observațiile și nu are rost să renunțe la el.
Expansiunea accelerată a Universului va însemna doar o creștere a vitezei de expansiune a galaxiilor. Deoarece densitatea energiei întunecate nu se va schimba, nu va putea să distrugă galaxiile și alte structuri stabile gravitațional pe care nu le împiedică să existe în epoca actuală. Desigur, acest lucru nu înseamnă că galaxiile în sine vor rămâne în forma în care există astăzi. În timp, toate stelele vor arde combustibilul de fuziune și se vor transforma în pitici albe, stele cu neutroni sau găuri negre. Găurile vor crește, îmbinându-se între ele și consumând resturi stelare și gaz interstelar. Cu toate acestea, acestea și alte procese distructive vor avea loc fără participarea energiei întunecate.
Stiri locale
Video promotional:
Deci, ce așteaptă propria noastră galaxie, Calea Lactee? Se apropie de marea galaxie spirală vecină Andromeda - acum cu o viteză de 110 km / s. În 6 miliarde de ani, ambele galaxii se vor contopi și vor forma un nou grup de stele, Milcomedou. Soarele va rămâne în interiorul Milcomed, numai pentru a se deplasa la periferia sa în comparație cu poziția actuală pe Calea Lactee. Printr-o coincidență interesantă, tocmai atunci va arde combustibil cu hidrogen și va porni pe calea schimbărilor cataclismice, care se va încheia în transformarea sa într-o pitică albă.
Până acum, am vorbit despre un viitor destul de apropiat. După stabilizare, Milcomed va menține stabilitatea gravitațională pentru perioade gigantice de timp, de cel puțin o mie de ori fața actuală a Universului. Dar va fi singură mult mai devreme. În aproximativ 100 de miliarde de ani sau puțin mai târziu, toate galaxiile îndepărtate pe care le putem observa astăzi vor dispărea din firmamentul său. Până la acel moment, viteza de expansiune a acestora, cauzată de expansiunea Universului, va depăși viteza luminii, astfel încât fotonii pe care îi emit nu vor ajunge niciodată la Milcomed. În limbajul cosmologiei, galaxiile vor trece ireversibil dincolo de orizontul său eveniment. Luminozitatea lor aparentă va scădea și, în cele din urmă, vor dispărea și vor ieși. Așadar, observatorii din Milcomed vor vedea doar stelele ei - bineînțeles, doar cele care vor mai emite lumină până atunci. Cele mai ușoare pitici roșii vor rămâne active pentru cel mai mult timp, dar în cel mult 10 trilioane de ani vor începe să moară și ele.
Universul standard
Modelul standard susține că, în timpul nostru, Universul se schimbă sub influența a doi factori principali: gravitația materiei obișnuite și întunecate și efectul anti-gravitație al energiei de vid non-zero, care se numește în mod obișnuit energie întunecată.
În tinerețea timpurie a Universului, energia radiațiilor electromagnetice și a fluxurilor de neutrini a avut o contribuție semnificativă la evoluția sa. Acum rolul său este foarte mic, deoarece densitatea energiei radiante este extrem de scăzută și, în plus, este în continuă scădere din cauza extinderii spațiului exterior. În același timp, densitatea energiei întunecate, așa cum apare în modelul standard, rămâne constantă. Nu scade odată cu expansiunea Universului și este deja de trei ori mai mare decât densitatea în scădere monotonă a materiei obișnuite și întunecate. Prin urmare, energia întunecată provoacă o expansiune accelerată a universului, care nu poate fi conținută de gravitația slăbită a galaxiilor și a mediului intergalactic.
Planuri strategice
Când vârsta universului ajunge la un trilion de ani, lungimea de undă a CMB va fi egală cu dimensiunea sa. Apoi, și cu atât mai mult mai târziu, niciun detectiv nu va putea înregistra acești fotoni ultracold. Prin urmare, orice observatori, oricât de perfecți sunt instrumentele lor, nu vor putea folosi radiația relicvă ca sursă de informații astronomice.
Acum, vârful spectrului acestor fotoni se află în gama de microunde și sunt ușor detectate de echipamentele noastre, oferind cele mai importante informații despre istoria timpurie a Universului. Viitorul îndepărtat este cu mult peste modelul cosmologic standard. Putem presupune în mod rezonabil că găurile negre în creștere vor absorbi o parte semnificativă atât a materiei baryonice cât și a celei întunecate, dar ce se va întâmpla cu rămășița sa, împrăștiată în vastele zone de spațiu?
Fizica susține că electronii nu sunt supuși niciunei forme de descompunere, dar nu există o astfel de certitudine cu privire la protoni. Conform datelor moderne, timpul de înjumătățire al unui proton nu poate fi mai mic de 1034 de ani - aceasta este o mulțime, dar totuși nu veșnicie. De asemenea, nu cunoaștem soarta pe termen lung a particulelor de materie întunecată, care nu au fost încă descoperite deloc. Cea mai probabilă predicție a viitorului ultra-îndepărtat se reduce la faptul că Universul va deveni extrem de gol și răcoros până la zero aproape absolut.
Cât de exact se va întâmpla acest lucru este încă necunoscut, iată de fizica fundamentală. Cu toate acestea, viitorul pe o scară de trilioane de ani este destul de previzibil pe baza modelului standard. Desigur, dacă unele proprietăți noi vor fi descoperite în vid, acest scenariu va trebui revizuit, dar acest lucru este deja din speculații.
Avi Loeb, profesor, șef al departamentului de astronomie al Universității Harvard, director al Institutului pentru Teorie și Modelare a Calculatoarelor, Centrul pentru Astrofizică Harvard-Smithsonian.
Intervievat de: Alexey Levin, Oleg Makarov, Dmitry Mamontov
