Филип Плейт - Смерть с небес. Наука о конце света

Крошечные белые карлики со временем тускнеют (нейтронные звезды остывают даже еще быстрее), и в конце концов в Галактике совсем не остается звезд с активным синтезом элементов в ядре. В течение следующих нескольких триллионов лет эти звезды также гаснут. К тому времени, когда Вселенной будет 100 трлн лет от роду, галактики — и, следовательно, сама Вселенная — будут темными.

В далеком будущем Вселенная не только будет темнее, но будет казаться гораздо более пустой.

Стоя на морском берегу и глядя вдаль, вы можете видеть только на определенное расстояние. Поверхность Земли изгибается, скрывая более далекие объекты из виду. Горизонт — всего в нескольких километрах, и то, что находится на большем расстоянии, увидеть невозможно.

У Вселенной тоже есть горизонт. Так как ей 13,7 млрд лет, мы не можем видеть объекты, находящиеся от нас дальше, чем 13,7 млрд световых лет [133] Точнее, мы можем видеть объекты, свет от которых до нас дошел из прошлого, в тот момент Вселенной. Свет, испущенный от них в настоящее время, уже до нас не дойдет из-за расширения быстрее скорости света. Реликтовое излучение содержит неоднородности, связанные с зародышами галактик и скоплениями галактик, и определяет текущий размер наблюдаемой Вселенной порядка 43 млрд световых лет. — Прим. науч. ред. . Вселенная может быть больше, но свет, испускаемый любыми более удаленными объектами, не успел еще дойти до нас, поэтому мы их не видим.

В действительности все еще сложнее. Вселенная расширяется — ткань пространства буквально растягивается. Находящиеся дальше объекты, похоже, удаляются от нас на больших скоростях. Если посмотреть достаточно далеко вдаль, кажется, что галактики улетают от нас со скоростью света. Мы не можем обнаружить такие галактики: их свет приближается к нам с такой же скоростью, с какой расширяется пространство. Это как бег на беговой дорожке — тот свет не может никуда попасть, поэтому он никогда не дойдет до нас [134] Объяснение этому гораздо более сложное и требует привлечения теории относительности Эйнштейна. Я пожалею вас и просто оставлю здесь аналогию беговой дорожки, которая достаточно хорошо описывает происходящее. .

Но все еще хуже. В 1998 г. было обнаружено, что Вселенная не просто расширяется, она расширяется с ускорением. Вселенная не просто увеличивается, с каждым днем увеличивается объем, на который она увеличивается.

Для далекого будущего это очень мрачное развитие событий. Так как Вселенная ускоряется, галактики, которые сейчас находятся в пределах нашего горизонта (потому что они удаляются от нас со скоростью меньше скорости света), со временем уйдут за горизонт (потому что они будут ускоряться относительно нас до скорости, превышающей скорость света) [135] Помните, как мы обсуждали ранее: пространство может расширяться быстрее скорости света. Далекие галактики не двигаются со скоростью выше скорости света; пространство между галактиками и нами расширяется таким образом, что кажется, что галактика движется быстрее света. Представьте это следующим образом: как будто вы бежите по беговой дорожке, а лента на ней растягивается. . Это означает, что со временем далекие галактики погаснут для нас, потому что расширяющаяся Вселенная сотрет их из нашего поля зрения. Постепенно, со временем, галактики, которые сейчас ближе к нам, ускользнут и космический горизонт сожмется вокруг нас как петля.

Однако слишком сильно она не затянется. Пространство расширяется, но этому расширению может противодействовать гравитация. Возможно, вы ожидаете, что, скажем, две звезды, обращающиеся одна вокруг другой, при расширении пространства отодвинутся друг от друга. Однако дело обстоит по-другому. Так как два объекта обладают силами тяготения и связаны друг с другом — то есть силы тяготения удерживают их вместе, — пространство между ними не расширяется. Это просто еще один причудливый результат относительности и поведения пространства-времени.

Это означает, что, несмотря на расширение Вселенной, и даже с ускорением, космический горизонт не будет сжиматься вечно. Галактики Местной группы — Млечный Путь, Андромеда и дюжина или две меньших галактик — связаны друг с другом гравитацией. Мы знаем, что через 10 млрд лет мы сольемся с Андромедой, а со временем также поглотим и все остающиеся малые галактики. Ряд расчетов показывает, что примерно через 100 млрд лет, все еще в Эпоху звезд, космический горизонт сожмется настолько, что останется только объем пространства, занимаемый Местной группой. К тому времени Местная группа будет единой гигантской эллиптической галактикой [136] Я затрудняюсь подобрать имя этой галактике… МлекоМестноГрупеда? Андрогрупипуть? . С нашей точки обзора мы увидим, как более близкие группы галактик, такие как скопление Девы, уйдут за горизонт, но наша собственная всегда будет видна.

Со временем наше поле зрения станет крайне ограниченным: для нас вся Вселенная будет состоять только из нашей единственной массивной Галактики, а больше буквально ничего не будет. Любые новые биологические виды, появившиеся за это время, даже не будут догадываться, что когда-то, давным-давно, Вселенная, гораздо больших размеров, чем их собственная, кишела галактиками и звездами.

Какой будет их космология?

Горизонт сожмется гораздо раньше, чем погаснут все звезды в Галактике, сотни миллиардов лет по сравнению с десятками триллионов. Все равно это будет преддверием новых событий во Вселенной, в которой становится все темнее и темней.

Следует отметить, что ускорение космического расширения наверняка означает одно: Вселенная снова не сожмется. Прежде чем обнаружилось, что Вселенная расширяется с ускорением, постоянно шли споры о том, будет ли она расширяться вечно, или суммарные силы тяготения всей материи замедлят процесс, остановят его и со временем повернут вспять. Но открытие ускоренного расширения практически положило конец этим спорам. Вселенная будет расширяться вечно, все быстрее и быстрее, а наше поле зрения (несколько парадоксально) будет становиться все меньше и меньше, пока у нас не останется нашей собственной частной Вселенной всего несколько миллионов световых лет в поперечнике [137] Существуют теории, утверждающие что, в зависимости от причины этого ускорения, расширение Вселенной, возможно, возьмет верх над гравитацией. Со временем все пространство растянется, включая пространство между объектами, связанными между собой гравитацией. Если такое произойдет, тогда с растяжением пространства горизонт продолжит сжиматься. В конце концов все растянется — галактики, звезды, планеты, даже атомы. В определенный момент все будет разорвано на части, потому что само пространство разлетится на клочки. Неспроста ученые называют эту идею Большим разрывом. Эта последовательность событий кажется довольно маловероятной с учетом того, что мы знаем о Вселенной, но ее нужно учитывать. .