Kui me teame midagi täpselt oma universumi kohta, siis see on mittestaatiline, aja jooksul muutuv. Mida tema jaoks tulevik hoiab?
Täna on meil standardne kosmoloogiline mudel, mis kirjeldab hästi universumi ajalugu peaaegu selle sündimise hetkest kuni meie ajani. Pealegi pole nüüd tõsist põhjust arvata, et see mudel ei saa olla aluseks meie maailma edasise arengu ennustamiseks. Tõsi, sellel on konkurente, kes pakuvad tulevaste sündmuste jaoks täiesti erinevaid stsenaariume. Kuid meil pole veel vaatlusandmeid, mis osutaksid tegelikule vajadusele mitte ainult standardmudelit läbi vaadata, vaid isegi seda tõsiselt parandada.
Tühjus või puru
Nüüd tuleviku kohta. Standardmudelist järeldub, et väga kauges tulevikus kaob gravitatsiooni roll praktiliselt ja Universumi paisumise kiirus kasvab plahvatuslikult. Välisruum muutub tühjaks ning kiiremaks ja kiiremaks. Kuid see kiirus kasvab alati monotoonselt, praegusest ajastust kuni aja lõpuni. Standardmudel jätab välja stsenaariumid, kus vaakum kaotab stabiilsuse ja selle energiatihedus hüppab piiratud aja jooksul lõpmatuseni. Sel juhul kaldub Universumi paisumiskiirus ka lõpmatuseni, mis viib kõigi materiaalsete objektide - galaktikatest ja tähtedest aatomite ja aatomituumadeni - purunemiseni ja kadumiseni. Mõned standardmudeli konkurendid ennustavad seda tulemust, kuid astronoomidel pole andmeid nende teooriate toetamiseks. Ausalt,Ma ise ei võta neid tõsiselt, need põhinevad väga ebatavalisel füüsikal. Tüüpmudel on tähelepanekutega suurepärases kooskõlas ja pole mõtet sellest loobuda.
Universumi kiirenev laienemine tähendab ainult galaktikate laienemise kiiruse suurenemist. Kuna tumeda energia tihedus ei muutu, ei suuda see hävitada galaktikaid ja muid gravitatsiooniliselt stabiilseid struktuure, mida see praegusel ajastul ei takista. Muidugi ei tähenda see, et galaktikad ise püsiksid sellisel kujul, nagu nad tänapäeval eksisteerivad. Aja jooksul põlevad kõik tähed termotuumasünteesi ja muutuvad valgeteks kääbusteks, neutrontähtedeks või mustadeks aukudeks. Avad kasvavad, ühinevad omavahel ja tarbivad tähejääke ning tähtedevahelist gaasi. Need ja muud hävitavad protsessid toimuvad aga ilma tumeda energia osaluseta.
Kohalikud uudised
Reklaamvideo:
Mis ootab meie enda galaktikat, Linnuteed? See läheneb naabruses asuvale suurele spiraalgalaktikale Andromedale - nüüd kiirusega 110 km / s. 6 miljardi aasta jooksul ühinevad mõlemad galaktikad ja moodustavad uue täheparve Milcomedou. Päike jääb Milcomedi sisse, ainult et liikuda oma perifeeriasse, võrreldes tema praeguse asukohaga Linnuteel. Huvitava kokkusattumusena põleb see vesinikkütus ja astub kataklüsmiliste muutuste teele, mis lõppeb selle muutumisega valgeks kääbuseks.
Siiani oleme rääkinud üsna lähitulevikust. Pärast stabiliseerimist säilitab Milcomed gravitatsioonilise stabiilsuse hiiglaslike perioodide jooksul, mis on vähemalt tuhat korda suurem kui praegune universumi vanus. Kuid ta on üksi palju varem. Umbes 100 miljardi aasta pärast või veidi hiljem kaovad kõik kaugemad galaktikad, mida täna võime jälgida, selle taevakehast. Selleks ajaks ületab nende paisumise kiirus, mille on põhjustanud Universumi paisumine, valguse kiirust, nii et nende kiirgavad footonid ei jõua kunagi Milcomedini. Kosmoloogia keeles jõuavad galaktikad pöördumatult tema sündmuste horisondi taha. Nende nähtav heledus väheneb ja lõpuks nad kõik tuhmuvad ja kustuvad. Nii näevad vaatlejad Milcomedis ainult tema enda tähti - muidugi ainult neid, kes selleks ajaks ikkagi valgust kiirgavad. Kõige heledamad punased kääbused püsivad kõige kauem aktiivsed, kuid maksimaalselt 10 triljoni aasta pärast hakkavad ka nemad surema.
Standardne universum
Standardmudel väidab, et meie aja jooksul muutub universum kahe peamise teguri mõjul: tavalise ja tumeda aine raskusjõud ning nullist erineva vaakumi energia gravitatsioonivastane toime, mida tavaliselt nimetatakse tumedaks energiaks.
Universumi varases nooruses andsid selle evolutsioonile olulise panuse ka elektromagnetilise kiirguse ja neutriino voogude energia. Nüüd on selle roll väga väike, kuna kiirgusenergia tihedus on äärmiselt madal ja pealegi langeb see kosmose laienemise tõttu pidevalt. Samal ajal jääb tumeda energia tihedus, nagu see ilmub tavamudelis, konstantseks. See ei vähene Universumi paisumisega ja on juba kolm korda suurem kui tavalise ja tumeda aine monotoonselt langev tihedus. Seetõttu põhjustab tume energia universumi kiirenevat laienemist, mida ei saa piirata galaktikate ja galaktikatevahelise keskkonna nõrgenenud raskusjõud.
Strateegilised plaanid
Kui universumi vanus jõuab triljonini aastani, võrdub CMB lainepikkus selle suurusega. Siis ja veelgi enam - hiljem ei saa ükski detektor neid ülimagusaid footoneid registreerida. Seetõttu ei saa kõik vaatlejad, hoolimata sellest, kui täiuslikud on nende instrumendid, kasutada reliikviakiirgust astronoomilise teabe allikana.
Nüüd asub nende footonite spektri tipp mikrolainete vahemikus ja meie seadmed saavad neid hõlpsalt tuvastada, pakkudes kõige olulisemat teavet Universumi varajase ajaloo kohta. Kauge tulevik on kaugelt üle tavapärase kosmoloogilise mudeli. Võib põhjendatult eeldada, et kasvavad mustad augud neelavad märkimisväärse osa nii barüoonilisest kui ka tumedast ainest, kuid mis saab selle jäänusest, mis on hajutatud kosmose suurtesse laiustesse?
Füüsika väidab, et elektronid ei allu mingil moel lagunemisele, kuid prootonite osas pole sellist kindlust. Tänapäevaste andmete kohaselt ei saa prootonite poolestusaeg olla lühem kui 1034 aastat - see on palju, kuid siiski mitte igavik. Samuti ei tea me tumeda aine osakeste pikaajalist saatust, mida pole veel üldse avastatud. Äärmiselt kauge tuleviku kõige tõenäolisem ennustus taandub tõsiasjale, et Universum muutub äärmiselt tühjaks ja jahedaks peaaegu absoluutse nullini.
Kuidas see täpselt juhtub, on siiani teadmata, siin on küsimus põhifüüsikast. Triljoni aasta skaalal on tulevik tavamudeli põhjal siiski üsna ennustatav. Muidugi, kui vaakumis avastatakse mõni uus omadus, tuleb see stsenaarium üle vaadata, kuid see on juba spekulatsioonist väljas.
Avi Loeb, professor, Harvardi ülikooli astronoomiaosakonna juhataja, Harvard-Smithsoniani astrofüüsika keskuse teooria ja arvutimudelite instituudi direktor.
Intervjueerinud: Aleksei Levin, Oleg Makarov, Dmitri Mamontov
