Тъмната енергия вещае чудовищен финал за Вселената

След няколко милиарда години ядрените запаси на Слънцето ще се изчерпат, ще настъпи неговият край, а с него неизбежно ще дойде и нашият.

Това не е фантастична измислица – така приключва еволюцията на звездите във Вселената. Дали червеният гигант, в който първоначално ще се превърне Слънцето, ще погълне Земята, или ще я отблъсне надалеч (според някои теории), шансовете за оцеляване клонят към нула.

Но галактиките, звездите, планетите, също някой ден няма да ги има.

Защото и нашата Вселена може да я чака чудовищен край. Нови данни от космическата обсерватория „Планк“ са обезкуражили астрофизиците.

Както смятат някои изследователи, нашата Вселена наистина може да има ужасен финал. Вината за това е на тъмната енергия. Тази тайнствена сила след няколко милиарда години може да разкъса планетата заедно с всичко на нея.

Макар учените да са разглеждали този вариант още преди няколко години, публикуваните през този март данни от сондата „Планк” на Европейската космическа агенция приближават вероятността от реализирането на такъв сценарий.

„Планк” с невиждана досега точност е измерил космическото фоново лъчение, представляващо нещо като ехо от Големия взрив. То е възникнало, когато възрастта на Вселената е била 380 000 години, а нейната температура –2700 градуса. Материята й се е състояла от електрически заредени атомни ядра и свободни електрони, които са абсорбирали всички излъчвани светлинни частици (фотони).

Затова първоначално тя е била непрозрачна. Едва с възникването на неутралните атоми фотоните са получили свободно движение. Но тъй като Космосът се разширявал, дължината на вълната се увеличавала. Днес лъчението се разполага в зоната на микровълните, а неговата температура се е понижила до около 2,7 градуса.

Царството на тайнствената тъмна енергия

При по-внимателно разглеждане се оказва, че тази температура не е постоянна, а е подложена на колебания, които представляват отпечатък от плътни частици материя, от които са се зародили галактиките. В микровълновия фон се е съхранил този образец и спътници като „Планк” могат да го измерят.

Благодарение на тези данни изследователите са получили информация за миналото на Вселената, нейното сегашно състояние и масовото съдържание. Оказва се, че 4,9 процента от Вселената се падат на видимата материя, тоест на звездите, галактиките и космическия газ и прах, 26,8 процента – на тъмната материя. Най-голямата част, а именно 68,3 процента, се падат на тайнствената тъмна енергия.

13,81 милиарда години от Големия взрив

Едновременно с това са се появили нови данни за основните характеристики на Вселената. Един от тези примери е нейната възраст (според новите данни – 13,81 млрд. години), а другият – константата на Хъбъл. Тя е наречена в чест на американския астроном Едуин Хъбъл, който през 1929 г. е установил, че повечето галактики се отдалечават от Млечния път.

„Бягството на галактики” се основава на това, че от момента на Големия взрив Вселената се разширява. Константата сочи с каква скорост се случва това. Според данните на „Планк” в ранния стадий от съществуването на Вселената тя е била 67,3 км/c на мегапарсек.

Тази цифра развълнувала изследователите. Защото, основавайки се на данните за скоростта на бягството на близките галактики, те знаели, че този показател днес е 74,3 км/c на мегапарсек. Разликата в цифрите свидетелства, че за цялото време силата на разширението на Вселената се е увеличила.

Причината за ускорението е тъмната енергия, открита от астрономите през 90-те години на ХХ век въз основа на взривове на свръхнови звезди. Същината на екзотичната форма енергия както и преди си остава неясна. Но може да става дума за сила, която Алберт Айнщайн нарекъл космологична константа и я въвел в своята обща теория на относителността. Тази теория, направила го световноизвестен, била разработена още през 1916 г., тоест дълго преди откриването на „бягството на галактиките”.

Тогава Вселената още е смятана за статична. Но ако Космосът наистина беше неподвижен, тогава масите трябваше поради въздействието на своите гравитации да се сблъскат една с друга. Това обаче не се случва, както показали астрономичните наблюдения още в началото на ХХ век. Затова Айнщайн въвел космологична сила на отблъскване, която трябва да уравновесява гравитацията на космическите маси.

Но знаменитият учен не можел да обясни това от гледна точка на физиката. По-късно това направил Жорж Леметр. Празното пространство (вакуум) всъщност не е абсолютно празно, а съдържа известно количество енергия. Нейната сила се определя от квантовата теория. Като следствие във вакуума постоянно протичат така наречените квантови колебания. В енергийните колебания възникват частици, които обаче веднага се унищожават взаимно. Това се случва толкова бързо, че е невъзможно тези процеси да се измерят с днешните средства. Възникващата при това вакуумна енергия въздейства отблъскващо.

Петият елемент на космологията

След като Хъбъл открил разширението на Вселената, Айнщайн се отказал от своята космологична константа, която се оказала излишна, и я нерекъл най-голямата глупост в живота си. Но с откриването на енергията на вакуума космологичната константа преживяла грандиозен подем. Някои учени създали алтернативен модел. Те нарекли тъмната енергия „квинтесенция”. Така древните гърци наричали тайнствената първична материя, която в качеството на неуловим пети елемент (ефир) се присъединила към първите четири – земя, вода, въздух и огън. В космологията тя се определя като динамично квантово поле.

За разлика от неизменната космологична константа нейната стойност с времето варира.

Данните от „Планк” ни показват, че Вселената днес се разширява по-бързо, отколкото в ранния период, а заедно с други астрономични наблюдения се създава диференцирана картина. Космическата експанзия след Големия взрив отначало се е забавила, защото в този период галактиките са възникнали доста близо една до друга и съответно по-силно са се привличали масите, което намалило темпото на бягство.

Преди около пет милиарда години звездните острови са били толкова далече един от друг, че силата на отблъскване на тъмната енергия е преобладавала. Вселената е превключила от забавяне на ускорение.

Но колко надалеч се е развивало разширението, още не е ясно. То зависи от това с какви наблюдения ще бъдат допълнени измерванията на „Планк”, отбелязва изследователската група начело с астронома Георге Ефстатиу от Кеймбриджкия университет. Ако данните се разглеждат с отчет на разпределението на масите в ранната Вселена, възникват рамкови условия, свидетелстващи за космологичната константа.

Според този модел Вселената се разширява равномерно, така че материята в нея все повече изтънява. Галактическите плетеници могат да изчезнат, така че между отделно движещите се в Космоса звездни острови да възникне необятна бездна.

Но това още не е всичко. Защото данните от „Планк” – както сами по себе си, така и в комбинация с наблюдения на свръхнови звезди и измервания на константата на Хъбъл, според Ефстатиу и колегите му свидетелстват за преимущество на динамичната форма на тъмната енергия като квинтесенция. За такива модели обаче ще ни е необходима „екзотична физика”.

Такава вече е използвана от физика Робърт Колдуел от колежа Дартмут в Ню Хемпшир в неговия сценарий за Големия взрив. Той е изчислил какво ще се случи, ако отблъскващата сила на тъмната енергия силно се увеличи. В този случай един ден тя може да разкъса пространство-времето. Тази суперсила е наречена от Колдуел „фантомна енергия”. Тя ще заработи с пълна сила, в зависимост от параметрите, след 22-50 милиарда години. Дотогава разширението на Вселената ще се ускорява постепенно и галактиките все по-бързо ще се отдалечават една от друга.

Приближаваме към кулминацията. Ако в този момент в Млечния път все още има астрономи, те няма да разберат структурата на Космоса. Съседните галактики ще се ускоряват, приближавайки се до скоростта на светлината, и ще изчезнат зад космическия хоризонт.

Млечният път се разпада, Слънцето гасне, Земята се взривява

След това се разпада Млечният път, защото бързото разширение откъсва неговите звезди. Във всеки случай той вече не е спиралната галактика, която всички познаваме, защото тя ще се слее със съседната Андромеда в гигантски елиптичен звезден остров.

Сега на Космоса му остават само 60 милиона години. Три месеца преди края планетите ще се откъснат от Слънцето, което по това време ще се превърне в гаснеща звезда джудже, а след това ще се взриви Земята.

Остават 30 минути до зловещия финал. В последните мигове бързо разширяващото се пространство ще разкъса дори атомите. В нулевата точка ще се разкъса дори структурата на пространство-времето и Вселената ще престане да съществува.

„Тази идея е доста радикална – казва ученият Мартин Уайт. – Сега ние трябва да изясним какво наистина се случва с тъмната енергия.”

Голям взрив на нова Вселена

Възможно е с това не всичко да свърши. Някои изследователи смятат, че откъснатите от бързо разширяващата се Вселена частици просто ще изчезнат. Други са на мнение, че цялата Вселена ще се превърне в гигантска черна дупка.

Най-неочакваната теория е на учените Лорис Баум и Пол Фремптън от университета в Северна Каролина в Чапъл Хил. Според тях пространство-времето ще се разпадне във финалния момент на отломки, които ще се отдалечат една от друга със скоростта на светлината.

От този момент Големият взрив внезапно се прекратява, тъй като плътността на фантомната енергия става еднаква плътност в цялата Вселена. Всяка отломка създава своя собствена вселена. Колапс на отломка с огромна енергийна плътност води до Голям взрив на нова Вселена.

Източник: РИА Новости, FOCUS Online