Če nekaj natančno vemo o našem vesolju, je to, da je nestatično in se sčasoma spreminja. Kaj ji prinaša prihodnost?
Danes imamo standardni kozmološki model, ki dobro opisuje zgodovino vesolja skoraj od trenutka njegovega rojstva vse do našega časa. Poleg tega zdaj ni nobenega resnega razloga za domnevo, da ta model ne more biti podlaga za napovedovanje nadaljnjega razvoja našega sveta. Res je, ima tekmece, ki ponujajo popolnoma drugačne scenarije za prihodnje dogodke. Vendar še nimamo podatkov o opazovanju, ki bi kazali na resnično potrebo ne le po reviziji standardnega modela, ampak celo po resni popravitvi.
Praznina ali drobljenje
Zdaj o prihodnosti. Iz standardnega modela izhaja, da bo v zelo oddaljeni prihodnosti vloga gravitacije praktično izginila in hitrost širjenja Vesolja se bo začela eksponentno povečevati. Zunanji prostor bo postal prazen ter hitrejši in hitrejši. Vendar se bo ta hitrost od trenutne do konca časa vedno monotono povečevala. Standardni model izključuje scenarije, v katerih vakuum izgubi stabilnost in njegova gostota energije v končnem času skoči v neskončnost. V tem primeru se bo hitrost širjenja Vesolja prav tako nagibala k neskončnosti, kar bo vodilo do rušenja in izginotja vseh materialnih predmetov - od galaksij in zvezd do atomov in atomskih jeder. Nekateri tekmeci Standardnega modela napovedujejo ta izid, vendar astronomi nimajo podatkov, ki bi podpirali te teorije. Iskreno,Sama jih ne jemljem resno, temeljijo na zelo nenavadni fiziki. Standardni model se odlično ujema s pripombami in ga nima smisla opuščati.
Pospeševanje širitve Vesolja bo pomenilo le povečanje hitrosti širjenja galaksij. Ker se gostota temne energije ne bo spremenila, ne bo mogla uničiti galaksij in drugih gravitacijsko stabilnih struktur, ki jih v sedanji dobi ne preprečuje. To seveda ne pomeni, da bodo same galaksije ostale v taki obliki, kot danes obstajajo. Sčasoma bodo vse zvezde spalile fuzijsko gorivo in se spremenile v bele pritlikavce, nevtronske zvezde ali črne luknje. Luknje se bodo povečale, združile se bodo med seboj in porabile zvezdne ostanke in medzvezdni plin. Vendar se bodo ti in drugi destruktivni procesi odvijali brez udeležbe temne energije.
Lokalne novice
Promocijski video:
Kaj torej čaka na našo Galaxy, Mlečno pot? Bliža se sosednji veliki spiralni galaksiji Andromeda - zdaj s hitrostjo 110 km / s. Čez 6 milijard let se bosta obe galaksiji združili in oblikovali novo zvezdno gručo, Milcomedou. Sonce bo ostalo znotraj Milcomeda, le da se bo premaknilo na obrobje v primerjavi s svojim trenutnim položajem v Mlečni poti. Po zanimivem naključju bo ravno takrat zgorelo vodikovo gorivo in stopilo na pot kataklizmičnih sprememb, ki se bodo končale s svojo preobrazbo v belega škrata.
Do zdaj smo govorili o dokaj bližnji prihodnosti. Po stabilizaciji bo Milcomed ohranil gravitacijsko stabilnost za velikanska obdobja, vsaj tisočkrat večjo od trenutne dobe vesolja. Toda sama bo mnogo prej. Čez približno 100 milijard let ali malo kasneje bodo vse oddaljene galaksije, ki jih lahko danes opazujemo, izginile z njene nepomembnosti. Do takrat bo hitrost njihovega širjenja, ki jo povzroči širitev Vesolja, presegla hitrost svetlobe, tako da fotoni, ki jih oddajajo, ne bodo nikoli dosegli Milcomeda. V jeziku kozmologije bodo galaksije nepovratno presegle svoje obzorje dogodkov. Njihova navidezna svetlost se bo zmanjšala in sčasoma bodo vsi zbledeli in odšli ven. Tako bodo opazovalci v Milcomedu videli samo njene zvezde - seveda le tiste, ki do takrat še oddajajo svetlobo. Najlažji rdeči pritlikavci bodo najdlje ostali aktivni, toda čez največ 10 trilijonov let bodo začeli umirati tudi oni.
Standardni vesolje
Standardni model navaja, da se vesolje v našem času spreminja pod vplivom dveh glavnih dejavnikov: gravitacije navadne in temne snovi in protigravitacijskega učinka ničelne energije vakuuma, ki se običajno imenuje temna energija.
V zgodnji mladosti vesolja sta energija elektromagnetnega sevanja in nevtrinski tokovi prav tako pomembno prispevala k njegovemu razvoju. Zdaj je njegova vloga zelo majhna, saj je gostota sevalne energije izredno majhna in poleg tega nenehno pada zaradi širitve vesolja. Hkrati gostota temne energije, kot se kaže v standardnem modelu, ostane konstantna. Z razširitvijo Vesolja se ne zmanjšuje in je že trikrat višja od monotono padajoče gostote navadne in temne snovi. Zato temna energija povzroča pospešujočo širitev vesolja, ki je ne more obvladati oslabitev gravitacije galaksij in medgalaktičnega medija.
Strateški načrti
Ko starost vesolja doseže trilijona let, bo valovna dolžina CMB enaka njegovi velikosti. Potem, še bolj pa kasneje, noben detektor ne bo mogel registrirati teh ultrahladnih fotonov. Zato nobeni opazovalci, ne glede na to, kako popolni so njihovi instrumenti, ne bodo mogli uporabiti relikvijskega sevanja kot vira astronomskih informacij.
Zdaj je vrhunec spektra teh fotonov v mikrovalovnem območju, naša oprema pa jih zlahka zazna in zagotavlja najpomembnejše informacije o zgodnji zgodovini vesolja. Daljna prihodnost je daleč od običajnega kozmološkega modela. Lahko razumno domnevamo, da bodo rastoče črne luknje absorbirale pomemben del barionske in temne snovi, toda kaj se bo zgodilo z njenim ostankom, raztresenim po ogromnih prostranjih prostora?
Fizika trdi, da elektroni niso podvrženi nobeni obliki razpada, vendar glede protonov ni take gotovosti. Po sodobnih podatkih razpolovna doba protona ne sme biti krajša od 1034 let - to je veliko, vendar še vedno ne večnost. Prav tako ne poznamo dolgoročne usode delcev temne snovi, ki še niso odkriti. Najbolj verjetna napoved ultra daljne prihodnosti sega v dejstvo, da bo Vesolje postalo izjemno prazno in hladno do skoraj absolutne nič.
Kako točno se bo to zgodilo, še ni znano, tu je od temeljne fizike. Vendar pa je prihodnost na trilijonski lestvici na podlagi standardnega modela dokaj predvidljiva. Seveda, če bomo v vakuumu odkrili nekatere nove lastnosti, bo treba ta scenarij pregledati, vendar o tem že špekulirajo.
Avi Loeb, profesor, predstojnik oddelka za astronomijo na univerzi Harvard, direktor Inštituta za teorijo in računalniško modeliranje Harvard-Smithsonian centra za astrofiziko.
Intervjuvali: Aleksej Levin, Oleg Makarov, Dmitrij Mamontov