За последний год масштабные обзоры галактик проектов Dark Energy Survey и DESI выявили признаки того, что темная энергия — загадочная сила, ускоряющая расширение Вселенной, — может изменяться со временем. Если эти наблюдения подтвердятся, они опровергнут нашу простейшую модель Вселенной ΛCDM (Λ — лямбда — это космологическая постоянная, описывающая темную энергию, а CDM расшифровывается как Cold Dark Matter — холодная темная материя).
По расчетам астрономов, Вселенная погибнет через 20 миллиардов лет
Исследователи из проектов Dark Energy Survey и DESI обнаружили, что темная энергия может изменяться со временем, что радикально меняет представления о судьбе Вселенной. Новая теоретическая модель, учитывая данные проектов предсказывает конец Вселенной через 20 миллиардов лет.
Художественное представление данных спектроскопического прибора для изучения темной энергии (DESI) за первый год работы, показывающее фрагмент большой 3D-карты, которую DESI строит в течение пятилетнего исследования. DESI Collaboration/KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Horálek/R. Proctor
Проекты DES и DESI резко обострили проблему, получившую название «напряжение Хаббла», то есть расхождение между двумя способами измерения постоянной Хаббла, которая описывает скорость расширения Вселенной. Астрофизические наблюдения близких звезд дают значение около 73 км/с/Мпк, а данные микроволнового излучения — 67,4 км/с/Мпк. Эта несогласованность остается необъясненной. Но появляются новые модели, которые позволяют учесть данные DES и DESI. Выводы иногда неожиданные.
Новое исследование международной команды астрономов, размещенное на сервере препринтов arxiv, предлагает сложную модель темной энергии с неожиданными свойствами. В ней темная энергия состоит из двух компонентов: аксионов — гипотетических сверхлегких частиц, пронизывающих всю Вселенную, и космологической постоянной с отрицательным значением.
Расширение Вселенной
Согласно этой модели, мы живем во временный период ускоренного расширения, который поддерживается в основном аксионным полем. Однако со временем аксионы должны становиться все более разреженными и терять энергию. Тогда отрицательная космологическая постоянная возьмет контроль над динамикой Вселенной.
Отрицательная космологическая постоянная создаст эффект, противоположный положительной: вместо ускорения она будет замедлять расширение космоса. В какой-то момент в будущем расширение Вселенной замедлится, остановится и начнет обращаться вспять, запуская фазу Большого сжатия.
Большое сжатие
Конец этого процесса станет зеркальным отражением Большого взрыва: галактики сольются, Вселенная станет меньше, горячее и плотнее, в конечном итоге встретил свой конец в новой сингулярности. Теоретики предсказывают, что начало конца наступит примерно через 10 миллиардов лет — меньше нынешнего возраста Вселенной. В этот момент расширение остановится, и отрицательная космологическая постоянная возьмем управление в свои руки.
Космос затем потратит еще 10 миллиардов лет на коллапс, достигнув финального состояния сингулярности после общего времени жизни чуть более 33 миллиардов лет. Хотя эта модель означает, что Вселенная еще не находится в середине своей жизни, но она уже значительно превысила половину пути к максимальному размеру.
Большой отскок — космологическая модель Вселенной, которая описывает развитие Вселенной после Большого сжатия.
Но, как отмечают космологи, эта идея остается глубоко гипотетической. Результаты DES и DESI являются предварительными и могут не выдержать дальнейшей проверки. Даже если мы обнаружим неточности в понимании космологической постоянной, это не сделает данную модель корректной. Но определенный шанс, что новая модель отражает действительность все-таки есть.