Ak vieme niečo presne o našom vesmíre, je to, že nie je statické a postupom času sa mení. Čo pre ňu predstavuje budúcnosť?
Dnes máme štandardný kozmologický model, ktorý dobre popisuje históriu vesmíru takmer od okamihu jeho narodenia až po súčasnosť. Okrem toho v súčasnosti neexistuje žiadny vážny dôvod domnievať sa, že tento model nemôže slúžiť ako základ na predpovedanie ďalšieho vývoja nášho sveta. Je pravda, že má konkurentov, ktorí ponúkajú úplne iné scenáre pre budúce udalosti. Zatiaľ však nemáme pozorovacie údaje, ktoré by naznačovali skutočnú potrebu nielen revidovať štandardný model, ale dokonca ho vážne opraviť.
Prázdnota alebo kúsky
Teraz o budúcnosti. Zo štandardného modelu vyplýva, že vo veľmi vzdialenej budúcnosti gravitačná úloha prakticky zmizne a miera expanzie vesmíru sa začne exponenciálne zvyšovať. Vonkajší priestor sa vyprázdni a bude rýchlejší a rýchlejší. Táto rýchlosť sa však bude vždy monotónne zvyšovať od súčasnej doby do konca času. Štandardný model vylučuje scenáre, v ktorých vákuum stráca stabilitu a jeho hustota energie preskočí v nekonečnom čase do nekonečna. V tomto prípade bude mať expanzia vesmíru tiež sklon k nekonečnu, čo povedie k prasknutiu a zmiznutiu všetkých hmotných objektov - od galaxií a hviezd po atómy a atómové jadrá. Niektorí konkurenti štandardného modelu predpovedajú tento výsledok, ale astronómovia nemajú žiadne údaje na podporu týchto teórií. úprimne povedané,Ja ich neberiem vážne, sú založené na veľmi nezvyčajnej fyzike. Štandardný model je vo vynikajúcej zhode s pozorovaniami a nemá zmysel ho opustiť.
Urýchlenie expanzie vesmíru bude znamenať iba zvýšenie rýchlosti expanzie galaxií. Pretože hustota temnej energie sa nezmení, nebude schopná zničiť galaxie a iné gravitačne stabilné štruktúry, ktorým nezabráni existencii v súčasnej dobe. To samozrejme neznamená, že samotné galaxie zostanú v takej podobe, v akej sú dnes. V priebehu času budú všetky hviezdy spaľovať fúzne palivo a premieňajú sa na biele trpaslíky, neutrónové hviezdy alebo čierne diery. Otvory budú rásť, vzájomne sa spájajú a spotrebúvajú zvyšky hviezd a medzihviezdny plyn. Tieto a ďalšie deštruktívne procesy sa však uskutočnia bez účasti temnej energie.
Miestne správy
Propagačné video:
Čo teda čaká na našu vlastnú galaxiu, Mliečnu cestu? Blíži sa k susednej veľkej špirálovej galaxii Andromeda - teraz rýchlosťou 110 km / s. Za 6 miliárd rokov sa obe galaxie zlúčia a vytvoria nový hviezdokupa Milcomedou. Slnko zostane vo vnútri Milcomedu, len aby sa posunulo na jeho okraj v porovnaní so svojou súčasnou pozíciou na Mliečnej ceste. Zaujímavou náhodou bude vtedy spaľovať vodíkové palivo a vydá sa na cestu kataklyzmatických zmien, ktoré sa skončia jeho premenou na bieleho trpaslíka.
Zatiaľ sme hovorili o pomerne blízkej budúcnosti. Po stabilizácii si Milcomed zachová gravitačnú stabilitu počas gigantických období, najmenej tisíckrát súčasného veku vesmíru. Ale bude sama oveľa skôr. Asi o 100 miliárd rokov alebo o niečo neskôr zmiznú zo svojej nebeskej výšky všetky vzdialené galaxie, ktoré dnes môžeme pozorovať. V tom čase rýchlosť ich expanzie, spôsobená expanziou vesmíru, prekročí rýchlosť svetla, takže fotóny, ktoré vysielajú, nikdy nedosiahnu Milcomed. V kozmologickom jazyku budú galaxie nezvratne prekračovať horizont udalostí. Ich zjavná jasnosť klesne a nakoniec všetci zmiznú a zhasnú. Pozorovatelia v Milcomede teda uvidia iba svoje vlastné hviezdy - samozrejme iba tie, ktoré dovtedy vyžarujú svetlo. Najľahší červení trpaslíci zostanú aktívni najdlhšiu dobu, ale maximálne za 10 biliónov rokov začnú tiež zomrieť.
Štandardný vesmír
Štandardný model tvrdí, že v našej dobe sa vesmír mení pod vplyvom dvoch hlavných faktorov: gravitácie obyčajnej a temnej hmoty a antigravitačného účinku nenulovej vákuovej energie, ktorá sa bežne nazýva temná energia.
V ranom veku vesmíru k jeho vývoju významne prispela aj energia elektromagnetického žiarenia a tokov neutrínu. Teraz je jeho úloha veľmi malá, pretože hustota sálavej energie je extrémne nízka a navyše neustále rastie v dôsledku rozširovania vesmíru. Hustota temnej energie, ako sa zdá v štandardnom modeli, zostáva konštantná. Neznižuje sa s rozširovaním vesmíru a je už trikrát vyššia ako monotónne klesajúca hustota obyčajnej a tmavej hmoty. Preto temná energia spôsobuje zrýchľujúce sa rozširovanie vesmíru, ktoré nemôže byť obmedzené oslabujúcou sa gravitáciou galaxií a intergalaktického média.
Strategické plány
Keď vek vesmíru dosiahne bilión rokov, bude sa vlnová dĺžka CMB rovnať jeho veľkosti. Potom a ešte viac neskôr nebudú môcť žiadne ultrafialové fotóny zaregistrovať žiadne detektory. Preto žiadny pozorovateľ, bez ohľadu na to, ako sú jeho nástroje dokonalé, nebude môcť použiť reliktné žiarenie ako zdroj astronomických informácií.
Vrchol spektra týchto fotónov teraz leží v mikrovlnnej oblasti a naše zariadenie ich ľahko deteguje a poskytuje najdôležitejšie informácie o skorej histórii vesmíru. Ďaleká budúcnosť ďaleko presahuje štandardný kozmologický model. Dá sa rozumne predpokladať, že rastúce čierne diery pohlcujú významnú časť baryonickej aj tmavej hmoty, ale čo sa stane s jej zvyškom rozptýleným po rozsiahlom priestore vesmíru?
Fyzika tvrdí, že elektróny nepodliehajú žiadnej forme rozpadu, ale o protónoch neexistuje taká istota. Podľa moderných údajov polčas rozpadu protónu nemôže byť menej ako 1034 rokov - to je veľa, ale stále to nie je večnosť. Taktiež nepoznáme dlhodobý osud častíc temnej hmoty, ktoré ešte neboli objavené. Najpravdepodobnejšia predpoveď ultra-vzdialenej budúcnosti sa scvrkáva na skutočnosť, že vesmír bude extrémne prázdny a chladí sa takmer na absolútnu nulu.
Ako presne sa to stane, stále nie je známe, ide tu o základnú fyziku. Budúcnosť v biliónovom meradle je však celkom predvídateľná na základe štandardného modelu. Ak sa vo vákuu objavia niektoré nové vlastnosti, tento scenár sa bude musieť zrevidovať, ale to už nie je špekuláciou.
Avi Loeb, profesor, vedúci oddelenia astronómie na Harvardskej univerzite, riaditeľ Inštitútu pre teóriu a počítačové modelovanie, Harvard-Smithsonianské centrum pre astrofyziku.
Rozhovory: Alexey Levin, Oleg Makarov, Dmitrij Mamontov