Темная материя поглотит Вселенную?

Группа из 26 ученых в рамках проекта WiggleZ Dark Energy Survey провела исследование, в ходе которого двумя различными способами зарегистрировала существование так называемой темной энергии, якобы заставляющей нашу Вселенную расширяться. Таким образом была доказана гипотеза Альберта Эйнштейна. А что в свете новых открытий ждет Землю в будущем?

Всего каких-нибудь сто лет назад считалось, что наша Вселенная статична.

Однако Эйнштейн поколебал это убеждение, предположив, что пространство-время способно расширяться. На это указывали и составленные им уравнения теории относительности. Физик даже ввел космологическую постоянную (константу) расширения. Вскоре факт расширения Вселенной был подтвержден астрономом Эдвином Хабблом. Но Эйнштейн впоследствии отказался от своей константы, так как она не позволяла делать теоретические прогнозы событий до того, как они подтверждались посредством наблюдения.

В 1998 году астрономы, изучающие сверхновые звезды типа Ia, обнаружили, что их яркость в удаленных галактиках ниже ожидаемой. Это свидетельствовало о том, что темп расширения Вселенной способен ускоряться под воздействием какой-то неизвестной силы, которую исследователи окрестили темной энергией. Так космологическая постоянная Эйнштейна вновь заняла свое место в сфере фундаментальной науки.

"Ускорение было шокирующим открытием, потому что оно дало нам больше узнать о физике мира", — заявил один из участников проекта WiggleZ Dark Energy Survey — Крис Блэйк из Суинбернского университета в Мельбурне (Австралия).

Блэйк и его коллеги в течение четырех лет при помощи мощного спектрографа из Австралийской астрономической обсерватории собирали данные о более чем 240 000 галактиках, выбранных по результатам УФ-наблюдений спутника GALEX. Возраст этих галактик составляет около семи миллиардов лет. Один из методов проверки связан с барионными акустическими осцилляциями, то есть изучается масштаб распределения барионов (так называют самые тяжелые элементарные частицы, к которым относятся и известные нам электрон, протон и нейтрон) и фотонов, вызванного прохождением звуковых волн в релятивистской плазме молодой Вселенной. Все это является следами событий, происходивших на заре формирования Вселенной. Изучая эти осцилляции, становится возможным зафиксировать ускоряющееся расширение Вселенной.

Кроме того, темную энергию можно "поймать", наблюдая за ростом скоплений галактик. Последние увеличиваются в размерах под воздействием гравитации, а темная энергия замедляет этот процесс, позволяя исследователям оценить степень своего влияния на обычную материю.

"Это показывает, что Эйнштейн был все-таки прав, — говорит Крис Блэйк. — Темная энергия является космологической постоянной и не подвластна закону гравитации".

Затем ученые изучили расстояния между парами галактик. Среднее расстояние между ними составляет приблизительно 500 000 000 световых лет. Но дело в том, что рост галактик обычно происходит на волнах барионных акустических колебаний, расходящихся по Вселенной. Их можно зафиксировать в космическом фоновом (так называемом реликтовом) излучении в виде ряби.

По словам Блэйка, среднее расстояние между этими парами галактик возникло из-за расширения пространства-времени, что может служить еще одним подтверждением воздействия темной материи.

Однако о ее свойствах физикам известно не так уж много. Простейшее объяснение данного феномена сводится к тому, что любой объем пространства обладает некоей фундаментальной энергией, неотъемлемо ему присущей. Темную энергию также иногда называют энергией физического вакуума, поскольку она представляет собой энергетическую плотность чистого вакуума. "Хотя физическое объяснение существования темной энергии до сих пор остается загадкой, некоторые подтверждения того, что темная энергия существует, — значительный шаг в понимании происхождения, эволюции и судьбы Вселенной", — полагает Блэйк.

Что же ждет в дальнейшем нашу Вселенную? Одна из гипотез гласит, что расширяющая сила действия темной энергии со временем начнет превосходить по мощи все остальные силы во Вселенной. В результате будут разорваны все гравитационно связанные структуры, затем преодолены силы электростатических и внутриядерных взаимодействий, произойдет распад микрочастиц, и Вселенная будет полностью уничтожена.

Существуют и иные, не менее пессимистические сценарии. Например, по одному из них, со временем темная энергия может рассеяться, или ее отталкивающее воздействие сменится на притягивающее. В этом случае под влиянием гравитации Вселенная просто "схлопнется"…

Довольно популярны и сценарии циклического развития Вселенной, предполагающие многократные циклы, состоящие из Большого Взрыва, периода расширения и гибели… Если удастся определить точные параметры процессов расширения, то будущее Вселенной станет для нас более ясным.

Ирина Шлионская