От темна до темна

ЗНАНИЕ – СИЛА

Драматург, публицист и людовед Бернард Шоу оставил запись о своей беседе на темы мироздания с некоей дамой твердых убеждений. К исходу XIX столетия госпожа питала уверенность, что твердь земная покоится на трех слонах, громоздящихся на большой черепахе. Опорой которой служат другие «…черепахи до самого низа». Оставим аутентичность беседы на совести великого Шоу, тяготевшего к розыгрышам. И узнаем мнение Ави Леба – профессора, завотделением астрономии Гарвардского университета, директора института теории и компьютерного моделирования Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики.

И ТЫ ЛЕТИШЬ, И ВСЕ ЛЕТИТ

Ави Леб разъясняет: «Стандартная модель утверждает, что в наше время Вселенная изменяется под воздействием двух основных факторов: гравитации обычной и темной материи и антигравитирующего воздействия ненулевой энергии вакуума, которую принято называть темной энергией.

В ранней юности Вселенной серьезный вклад в ее эволюцию также вносила энергия электромагнитных излучений и нейтринных потоков. Сейчас ее роль очень невелика, поскольку плотность лучистой энергии крайне мала и к тому же постоянно падает из-за расширения космического пространства. В то же время плотность темной энергии, как она фигурирует в стандартной модели, остается постоянной. Она не уменьшается по мере расширения Вселенной и уже сейчас втрое превосходит монотонно падающую плотность обычной и темной материи. Поэтому темная энергия вызывает ускоряющееся расширение Вселенной, которое не может сдержать слабеющая гравитация галактик и межгалактической среды.

Теперь о будущем. Из стандартной модели следует, что в очень отдаленной перспективе роль гравитации практически сойдет на нет и скорость расширения Вселенной станет увеличиваться по экспоненте. Космическое пространство будет пустеть, причем все быстрее и быстрее. 

Ускоряющееся расширение Вселенной будет означать только увеличение темпов разлета галактик. Поскольку плотность темной энергии не изменится, она не сможет разрушить галактики и другие гравитационно устойчивые структуры, которым она не мешает существовать в нынешнюю эпоху. Конечно, это не означает, что сами галактики сохранятся в том виде, в каком существуют сегодня. Со временем все звезды сожгут термоядерное топливо и превратятся в белые карлики, нейтронные звезды или черные дыры. Дыры будут расти, сливаясь друг с другом и поглощая звездные остатки и межзвездный газ. Однако эти и другие деструктивные процессы будут проходить без участия темной энергии.

А что же ожидает нашу собственную Галактику, Млечный Путь? Она сближается с соседней крупной спиральной галактикой Андромеды — сейчас со скоростью 110 км/с. Через 6 млрд. лет обе галактики сольются и образуют новое звездное скопление, Милкомеду. Солнце останется внутри Милкомеды, только сдвинется на ее периферию по сравнению со своим нынешним положением в Млечном Пути. По занятному совпадению, как раз тогда оно сожжет водородное топливо и вступит на путь катаклизмических изменений, который закончится его превращением в белый карлик.

Пока что мы говорили о довольно близком будущем. Милкомеда после стабилизации сохранит гравитационную устойчивость в течение гигантских сроков, как минимум в тысячи раз превышающих нынешний возраст Вселенной. А вот в одиночестве она окажется гораздо раньше. Где-то через 100 млрд. лет или немногим позднее все далекие галактики, которые мы сегодня можем наблюдать, исчезнут с ее небосвода. К тому времени скорость их разлета, вызванного расширением Вселенной, превысит скорость света, так что испущенные ими фотоны никогда не достигнут Милкомеды. На языке космологии, галактики необратимо уйдут за ее горизонт событий. Их видимая яркость будет падать, и в конце концов все они потускнеют и погаснут. Так что наблюдатели в Милкомеде увидят только ее собственные звезды — конечно, лишь те, которые к тому времени еще будут излучать свет. Дольше всего сохранят активность самые легкие красные карлики, однако максимум через 10 трлн лет начнут умирать и они».

ВСЕ ТАМ БУДУТ

Дальнейший прогноз Леба: «Когда возраст Вселенной достигнет триллиона лет, длина волны реликтового излучения сравняется с ее размером. Тогда, и тем более позже, никакие детекторы уже не смогут зарегистрировать эти сверххолодные фотоны. 

Самый вероятный прогноз сверхотдаленного будущего сводится к тому, что Вселенная предельно опустеет и охладится почти до абсолютного нуля.

Как именно это произойдет, пока неизвестно, здесь дело за фундаментальной физикой. Однако будущее в масштабе триллионов лет вполне прогнозируемо на базе стандартной модели. Конечно, если у вакуума откроются какие-то новые свойства, этот сценарий придется пересмотреть, но это уже из области предположений».

ДУМАЙ, ГОЛОВА – КАРТУЗ КУПЛЮ

Смогут ли ученые в очень далеком будущем установить, с чего началось Мироздание? На первый взгляд, это невозможно — просто из-за отсутствия фактических данных. Если Вселенная и дальше будет расширяться с таким же ускорением, как в последние 6-7 млрд. лет, все звездные скопления, не принадлежащие местной группе, уйдут далеко за горизонт событий и потому окажутся недоступными для наблюдений. Ученым будущего с планеты Х не стоит рассчитывать и на столь обогативший земную астрономию анализ космического реликтового излучения. Через триллион лет характерная длина его волн, которая сейчас измеряется миллиметрами, увеличится в триллион триллионов раз и опять-таки превысит радиус горизонта событий. Не окажется ли так, что если у обитателей планеты Х и возникнет космология, то только мифологическая?

Лёб считает, что астрономы далекого будущего смогут все же путем наблюдений определить плотность энергии космического вакуума (так называемую темную энергию), а также выяснить количественные характеристики распределения облаков космического газа, звезд и частиц темной материи внутри Милкомеды. В принципе, этой информации вполне достаточно для воссоздания истории Вселенной вплоть до эпохи Большого взрыва.

Как же ученые планеты Х извлекут нужные сведения? По мнению профессора Лёба, это можно будет сделать, наблюдая движение звезд, разрывающих гравитационные путы Милкомеды и уходящих в открытый космос. В последние годы такие светила были обнаружены в нашей Галактике. Это сверхскоростные звезды, hypervelocity stars. Они разгоняются в поле тяготения черной дыры, расположенной в центре Млечного Пути, приобретая скорости порядка 1000 км/с, достаточные для выхода в межгалактическое пространство. Резонно допустить, что сверхскоростные звезды время от времени будут появляться и в Милкомеде, причем по той же причине.

Разумеется, звезду-беглянку будет притормаживать притяжение Милкомеды. Однако на очень больших дистанциях оно ослабнет настолько, что перестанет препятствовать увлечению звезды ускоряющимся расширением Вселенной. Это означает, что радиальная скорость звезды относительно центра Милкомеды сначала упадет, а потом начнет возрастать. Астрономы планеты Х вполне смогут отследить эти перемены на доплеровских сдвигах спектральных линий звездного излучения (правда, им придется запастись терпением, поскольку смены знака ускорения типичной бродячей звезды придется ждать не менее пары миллиардов лет). 

А дальше настанет очередь теоретического анализа. На основе полученных данных ученые смогут вычислить как плотность вакуумной энергии, так и среднюю плотность материи Милкомеды. Им даже удастся понять, что расширение космического пространства сначала замедлялось гравитацией, а затем ускорилось энергией вакуума. Додумавшись до гипотезы Большого взрыва, они реконструируют самую раннюю историю Вселенной. Можно надеяться, что и в очень далеком будущем разумные существа смогут не только творить мифы о происхождении мира, но и конструировать абсолютно научные космологические модели.

КАК ПУЛИ У ВИСКА…

…Мгновения, мгновения, мгновения.

Специалисты американской компании по производству оружия Cabot Guns создали пистолет из метеоритного металла, назвав его «пистолетом Большого Взрыва».

«Сырьём» для изготовления пистолета стал метеорит Гибеон, найденный в Южной Сахаре. Его возраст насчитывает не менее 4,5 млрд. лет. 

«Пистолет Большого взрыва» в комплекте поступит в продажу с аукциона. Ожидается, что его стартовая цена составит 250000 долларов, а окончательная стоимость, по некоторым оценкам, может варьироваться от 500 тыс. до 1 млн. долларов.

В комплект войдут два идентичных пистолета 45-го калибра в стиле 1911 года соответственно для правой и левой руки. На сайте компании можно прочесть следующий комментарий: «Cabot Guns предоставляет вам возможность прикоснуться к Галактике».

Несмотря на космическое происхождение, метеорит на 80% состоит из железа с добавлением никеля, кобальта, фосфора и других элементов.

по материалам: А. Левина.