Мы знаем, что Вселенная расширяется, и что расширение ускоряется. Однако захватывающее новое открытие ставит под сомнение давние убеждения о темной энергии и о том, как Вселенная развивается с течением времени. Вот что вам следует знать.
Как мы вообще открыли темную энергию?
Физики и астрономы признали, что Вселенная расширяется с 1930-х годов, когда Эдвин Хаббл обнаружил, что все галактики удаляются друг от друга со скоростью, зависящей от их расстояния. Чем дальше друг от друга находятся две галактики, тем больше их скорость.
Однако в конце 1990-х годов ученые обнаружили нечто еще более странное: не только Вселенная расширяется, но и скорость расширения со временем увеличивается. Проще говоря, чем старше становится Вселенная, тем быстрее все разлетается.
Это попеременно волновало и озадачивало астрономов и физиков на протяжении десятилетий, поскольку открытие настолько нелогично. Если вы поднимаете груз с пола, вы используете для этого химическую энергию. Если вы хотите запустить что-то в космос, вы должны сжечь сотни тысяч фунтов ракетного топлива, чтобы преодолеть гравитацию Земли. Так как же возможно, что все галактики удаляются друг от друга все быстрее и быстрее? Это немного похоже на то, как если бы вы отпустили мяч, а потом увидели, как он сам по себе улетает в небо. Должно быть что-то, что обеспечивает энергию, позволяющую галактикам преодолевать силу притяжения гравитации.
Эту таинственную энергию назвали темной энергией, и на сегодняшний день никто точно не знает, что это такое и откуда она берется. Поскольку мы можем измерить расширение Вселенной, глядя на далекие галактики, мы можем даже оценить, сколько энергии должно потребоваться, и ее очень много — считается, что около 68% всей энергии во Вселенной — это темная энергия. Все это создало для ученых заманчивую область исследований.
Одним из самых интересных инструментов для изучения темной энергии является спектроскопический прибор темной энергии (DESI), который измеряет распределение материи во Вселенной. Новые результаты DESI, опубликованные лабораторией Беркли, грозят заставить нас пересмотреть предыдущие предположения.
Исследователи обнаружили, что темная энергия может меняться
Долгое время считалось, что темная энергия вела себя одинаково с момента зарождения Вселенной. Однако время от времени появлялись намеки на то, что темная энергия может меняться по мере старения Вселенной. Взятые по отдельности, они не являются окончательными. Вот тут-то и появляются последние результаты DESI.
Изучая положение и движение почти 15 миллионов галактик (и квазаров) и объединяя свои данные с другими экспериментами, исследователи обнаружили, что материя, распределенная по Вселенной, находится не совсем там, где ей следует быть. Основное объяснение несоответствия заключается в том, что темная энергия, которая движет целые галактики, в начале Вселенной вела себя не так, как сегодня. В частности, похоже, что плотность энергии темной энергии со временем уменьшилась.
Плотность энергии звучит сложно, но это не так. Она просто описывает, сколько энергии содержится в определенном объеме пространства. Если вы когда-нибудь смотрели на банку Coca-Cola и замечали, что в 150 жидких унциях содержится 12 калорий (мера энергии), вы задумывались о плотности энергии.
Поскольку темная энергия является движущей силой ускоренного расширения Вселенной, уменьшение количества темной энергии должно привести к уменьшению и скорости ускорения.
Это немного сложно для анализа, но если вы когда-либо ездили или водили машину, вы знакомы с изменением темпов ускорения. При трогании или остановке иногда изменение кажется плавным и мягким. Это непрерывное (или постоянное) ускорение. Однако если старт или остановка кажутся «рывками», это потому, что темп ускорения меняется.
Переменная темная энергия вызывает всевозможные важные вопросы. Что заставляет плотность энергии темной энергии изменяться? Что произойдет с плотностью энергии темной энергии в далеком будущем? Является ли изменение результатом неотъемлемого свойства темной энергии или это результат чего-то еще, воздействующего на темную энергию?
Вероятно, потребуется гораздо больше времени, чтобы разработать полное объяснение темной энергии, но тот, кто сумеет это сделать, получит Нобелевскую премию за свои усилия.
Конец Вселенной наступит в результате Большого Сжатия?
Тот факт, что ускоряющееся расширение Вселенной, по-видимому, медленно замедляется, немедленно вызывает вопрос: прекратит ли она в конце концов расширяться? Начнет ли она обращать свое расширение вспять и сжиматься? Схлопнется ли она в конце концов снова в крошечную точку?
Имеющиеся на сегодняшний день данные по-прежнему говорят о том, что «Нет, Вселенная не прекратит свое существование в результате Большого Сжатия». Однако даже если бы это произошло, об этом не стоит беспокоиться по крайней мере в течение многих десятков миллиардов лет — это уж точно не повлияет на ваши планы на отпуск.
Несмотря на волнение вокруг этих результатов и на то, что они уже близки к тому моменту, когда физическое сообщество примет их как факт, важно помнить, что ничто не высечено на камне. Мы только начинаем царапать поверхность того, что можно узнать о темной энергии и Вселенной в целом.
