Ha pontosan tudunk valamit az univerzumunkról, akkor az nem statikus, idővel változik. Mit tart vele a jövő?
Ma van egy szabványos kozmológiai modell, amely jól leírja az univerzum történetét szinte a születésének pillanatától kezdve egészen a korunkig. Sőt, most nincs komoly oka azt hinni, hogy ez a modell nem szolgálhat alapul világunk későbbi fejlődésének előrejelzésére. Igaz, vannak versenytársai, akik teljesen eltérő forgatókönyveket kínálnak a jövőbeli eseményekhez. Még nem rendelkezünk olyan megfigyelési adatokkal, amelyek igazolnák, hogy nemcsak a standard modellt kell felülvizsgálni, hanem még komolyan kijavítani is.
Üreség vagy reszelék
Most a jövőről. A standard modellből következik, hogy a nagyon távoli jövőben a gravitáció szerepe gyakorlatilag eltűnik, és az Univerzum terjedési sebessége exponenciálisan növekedni kezd. A világűr üres, gyorsabb és gyorsabb lesz. Ez a sebesség azonban mindig monoton módon növekszik, a jelenlegi korszaktól az idők végéig. A standard modell kizárja azokat a forgatókönyveket, amelyekben a vákuum elveszíti stabilitását, és az energia sűrűsége végtelenségig ugrik egy véges idő alatt. Ebben az esetben az Univerzum tágulási sebessége a végtelenségig is hajlamos, ami az összes anyagi objektum törését és eltűnését eredményezi - a galaxisoktól és a csillagoktól az atomokig és az atommagokig. A standard modell néhány versenytársa előre jelezte ezt az eredményt, ám a csillagászoknak nincsenek adatok az ezen elméletek alátámasztására. Őszintén,Én magam sem veszem őket komolyan, nagyon szokatlan fizikán alapulnak. A standard modell kiválóan illeszkedik a megfigyelésekhez, és nincs értelme azt elhagyni.
Az univerzum gyorsuló terjeszkedése csak a galaxisok terjeszkedésének növekedését fogja jelenteni. Mivel a sötét energia sűrűsége nem változik, nem lesz képes elpusztítani galaxisokat és más gravitációs szempontból stabil szerkezeteket, amelyeket a jelenlegi korban nem akadályoz meg. Ez természetesen nem azt jelenti, hogy maguk a galaxisok olyan formában maradnak, amelyben ma léteznek. Az idő múlásával minden csillag megégetné a fúziós tüzelőanyagot, és fehér törpékké, neutroncsillagokká vagy fekete lyukakká alakul. A lyukak növekedni fognak, összeolvadva egymással, és csillagmaradványokat és csillagközi gázt fogyasztva. Ezek és más pusztító folyamatok azonban a sötét energia részvétele nélkül zajlanak.
Helyi hírek
Promóciós videó:
Mi tehát várja a saját galaxisunkat, a Tejút? Közeledik a szomszédos, spirális galaktikus Andromeda-hoz - ma 110 km / s sebességgel. 6 milliárd év múlva mindkét galaxis összeolvad és új csillagfürtöt képez, a Milcomedou-t. A Nap Milcomed belsejében marad, csak hogy perifériájába mozogjon, összehasonlítva a Tejút jelenlegi helyzetével. Érdekes véletlen egybeesés miatt éppen akkor eléget a hidrogén-üzemanyagot és elindul a kataklizmikus változások útján, amely fehér törpévé alakul.
Eddig egy meglehetősen közeljövőről beszéltünk. A stabilizáció után a Milcomed megőrzi a gravitációs stabilitást óriási időtartamra, legalább az univerzum jelenlegi korszakának ezerszeresére. De sokkal korábban lesz egyedül. Körülbelül 100 milliárd évvel vagy egy kicsit később az összes távoli galaxis, amelyet ma megfigyelhetünk, eltűnik az égboltból. Addigra kiterjedésük sebessége, amelyet az univerzum tágulása okoz, meghaladja a fény sebességét, így az általuk kibocsátott fotonok soha nem érik el a Milcomed-et. A kozmológia nyelvén a galaxisok visszafordíthatatlanul túljutnak az esemény horizontján. Látható fényerejük csökken, és végül mind elhalványul, és kialszik. Tehát a Milcomed megfigyelői csak a saját csillagokat látják - természetesen csak azokat, amelyek addigra továbbra is fényt bocsátanak ki. A legkönnyebb vörös törpék a leghosszabb ideig aktívak maradnak, de legfeljebb 10 billió év alatt elhalnak is.
Standard univerzum
A standard modell azt állítja, hogy korunkban az univerzum két fő tényező hatására változik: a rendes és a sötét anyag gravitációja és a nulla nélküli vákuum energia gravitációgátló hatása, amelyet általában sötét energiának hívnak.
Az univerzum korai fiatalságában az elektromágneses sugárzás és a neutrino-fluxusok energiája szintén jelentősen hozzájárult az evolúcióhoz. Jelenleg nagyon kicsi a szerepe, mivel a sugárzó energia sűrűsége rendkívül alacsony, ráadásul folyamatosan csökken a világűr kiterjedése miatt. Ugyanakkor a sötét energia sűrűsége, amint az a standard modellben megjelenik, állandó marad. Nem csökken az univerzum tágulásával, és már háromszor magasabb, mint a normál és a sötét anyag monoton módon csökkenő sűrűsége. Ezért a sötét energia a világegyetem felgyorsuló bővülését okozza, amelyet nem tud megfékezni a galaxisok és a galaktikus területek gyengülő gravitációja.
Stratégiai tervek
Amikor az univerzum életkora eléri a billió évet, a CMB hullámhossza megegyezik a méretével. Aztán, és még inkább később, egyetlen detektor sem fogja tudni regisztrálni ezeket az ultraszeres fotonokat. Ezért bármely megfigyelő, függetlenül attól, hogy tökéletesen hangszere van-e, nem fogja tudni használni az ereklye sugárzást csillagászati információk forrásaként.
Most ezeknek a fotonoknak a spektruma csúcspontja a mikrohullámú tartományban fekszik, és berendezéseinkkel könnyen észlelhetők, és a legfontosabb információkat nyújtják az univerzum korai történetéről. A távoli jövő messze meghaladja a szokásos kozmológiai modellt. Ésszerűen feltételezhetjük, hogy a növekvő fekete lyukak mind a barionos, mind a sötét anyag jelentős részét felszívják, de mi történik annak maradványával, amely szétszórt az űr hatalmas területein?
A fizika azt állítja, hogy az elektronok semmilyen formában nem bomlanak, de a protonok tekintetében nincs ilyen bizonyosság. A modern adatok szerint a proton felezési ideje nem lehet kevesebb, mint 1034 év - ez sok, de mégsem az örökkévalóság. Nem is tudjuk a sötét anyag részecskéinek hosszú távú sorsát, amelyeket még nem fedeztek fel. Az ultra-távoli jövő legvalószínűbb előrejelzése arra a tényre vezethető vissza, hogy az Univerzum rendkívül üres lesz és hűvös lesz majdnem abszolút nullára.
Még pontosan, hogy ez hogyan fog történni, még nem ismert, itt az alapvető fizika dönti el. Ugyanakkor a billió éves skálán a jövő meglehetősen kiszámítható a standard modell alapján. Természetesen, ha néhány új tulajdonságot fedeznek fel vákuumban, ezt a forgatókönyvet felül kell vizsgálni, de ez már nem a spekuláció.
Avi Loeb, professzor, a Harvard Egyetem Csillagászati Tanszékének vezetője, a Harvard-Smithsonian Asztrofizikai Központ Elméleti és Számítástechnikai Intézet igazgatója.
Interjúkészítők: Alexey Levin, Oleg Makarov, Dmitry Mamontov