Темная энергия

До 1930-х годов полагалось, что Вселенная постепенно замедляется и за счёт гравитации стремится к сжатию в одну точку через несколько миллиардов лет. После открытия явления темной материи эта теория ещё больше укрепилась, ведь оказалось что массы во Вселенной в пять раз больше, чем считалось.

До девяностых годов картина мира была такой: сейчас Вселенная расширяется, причем быстро. Но постепенно гравитация обычной и темной материи пересилит расширение, и через сотни миллиардов лет все вещество во вселенной соберётся в одну гигантскую черную дыру. Всем этим расширением и сжатием руководит постоянная Хаббла, сумма всей энергии Вселенной, грубо говоря, которая и определяет скорость расширения.

Но в начале девяностых годов развитие астрономии позволило приблизительно измерить всю энергию во Вселенной, с учётом темной материи. Оказалось, постоянная Хаббла больше в три раза, чем должна быть! Учёные "проглядели" две трети энергии Вселенной.

Гипотеза о ещё каком-то виде материи, вызывающим расширение, была отвергнута из-за своей сложности. Гораздо более очевидной казалась идея о кривизне самой структуры Вселенной, которая все объясняла попроще.

Но в 1998-1999 годах сразу две группы астрономов сообщили, что измерили скорость расширения пространства с небывалой точностью: оказалось, оно не просто расширяется, а расширяется с ускорением.

Этого идея искривления пространства никак объяснить не могла, наличие темной энергии этому не противоречит.

Собственно, всё. Прошло почти двадцать лет, но даже самые совершенные детекторы не поймали ни единой частицы темной энергии, не было выдвинуто ни одной теории, лучше вписывающейся в идею строения Вселенной, чем идея о темной материи.

Если она существует, то мы знаем о ней только три факта:

1. Она не подвержена даже влиянию гравитации, темная энергия равномерно распределена по всему космосу и не собирается в кучи, как обычная или темная материя.

2. Именно она заставляет расширяться Вселенную с ускорением. В каком-то роде, темная энергия является источником антигравитации.

3. Ее плотность неизменна.

Вот это звучит очень странно, на само деле. Если взять шарик под давлением в одну атмосферу и растянуть его, увеличить внутренний объем в два раза, то давление упадёт до половины атмосферы. Темная энергия ведёт себя иначе: за последние 8 миллиардов лет объём Вселенной увеличился примерно в 8 раз, но ее плотность осталась неизменной. Выглядит нелогично, откуда берется новая темная материя? Оказывается, на появляется в процессе расширения, создания нового пространства.

Из-за постоянности ее плотности раньше, те же 8 миллиардов лет назад, темная материя составляла только ~15% энергии Вселенной. Тогда Вселенная расширялась, но с замедлением. Постепенно замедление остановилось и сменилось ускорением. Простым языком, это выглядит так же как будто вы кинули мяч, а он, вместо того чтобы упасть, начал сам по себе разгоняться до световой скорости.

А еще космологи были вынуждены поменять концепции конца света из-за темной энергии.

Если ее плотность останется постоянной, то все отдаленные галактики улетят от нас так быстро и так далеко, что мы никогда их не увидим. Местная группа, в которую входит Млечный Путь, сольётся в одну огромную галактику, которая останется совсем одна. Через несколько десятков миллиардов лет она дойдет то тепловой смерти: все звёзды выгорят и остынут, а новые появляться не будут.

Если же плотность темной материи вдруг решит расти, что возможно, то через несколько миллиардов лет все галактики разлетятся от нас, как в предыдущем варианте. Но потом, ещё через миллиард лет, расширение будет таким быстрым, что разлетится наша галактика. Ещё через миллион лет развалится каждое звёздное скопление. Через пару тысячелетий планеты покинут орбиты своих звёзд. В конце концов, ускоряющееся расширение разорвет межатомные связи. Больше в такой Вселенной ничего и никогда не произойдет. Даже один атом никогда не столкнется с другим: они будут разлетаться слишком быстро.