Будущее Вселенной.

Physicists have a good tradition,

every 13.7 billion years they get

together and build a "Large Hadron Collider."

Будет ли разлет галактик продолжаться всегда или расширение сменится сжатием? Для этого необходимо рассчитать, хватит ли сил гравитации остановить расширение (расширение идет по инерции, действуют лишь силы тяготения). Рассчитанное критическое значение плотности составляет р_кр=10^-28 г/см³, а экспериментальное значение р=3x10^-29 г/см³, т.е меньше критического значения.

Но... оказалось, что все не так просто, поскольку мы не знаем точно плотность (массу) Вселенной. Как определить массу, а следовательно и плотность Вселенной?

Темные тайны Вселенной.

"Тёмной" материей ученые называют вещество, оказывающее ощутимое гравитационное воздействие на крупные космические объекты. При этом никакого излучения от этого вещества не регистрируется, оттуда и термин "тёмная". Темной материи должно быть примерно в шесть раз больше обычного вещества. Поэтому ученые считают, что галактики и галактические скопления окружены гигантскими гало темной материи, которая состоит из частиц, очень слабо взаимодействующих с обычным веществом. Считается, что темная материя состоит из особых гипотетических слабовзаимодействующих массивных частиц–вимпов (WIMP – weakly interacting massive particle). Вимпы полностью невидимы, поскольку нечувствительны к электромагнитным взаимодействиям, главным в нашей повседневной жизни. Темная энергия. Вселенная все время преподносит сюрпризы: оказалось, что помимо темной материи, существует и темная энергия. И эта новая, загадочная темная энергия неожиданно связана с будущим развитием Вселенной

Сегодня ученые говорят о новейшей революция в космологии.

В 1998 г. при наблюдении поведения очень отдаленных сверхновых типа Ia (с примерно одинаковой светимостью, в 4 млрд раз превышающей светимость Солнца), расположенных на расстояниях более 5 млрд световых лет, астрономы получили неожиданный результат. Оказалось, что изучаемый космический объект удаляется от нас все быстрее и быстрее, как будто что-то отталкивает его от нас, хотя гравитация должна была замедлять движение сверхновой. Сегодня можно считать установленным, что скорость расширения нашего Мира не падает, а увеличивается. Для объяснения этого эффекта ученые ввели понятие антигравитации, которая связана с наличием некоего поля космического вакуума. Энергию вакуума принято называть темной энергией, и она не излучает, не отражает и не поглощает света, ее невозможно увидеть – действительно, «темная энергия» в том смысле, что все скрыто во мраке. Темная энергия проявляет себя только тем, что создает… антитяготение и на ее долю приходится приблизительно 70% полной энергии мира (!!!). Итак, из чего сделана Вселенная? В древности считали (Аристотель), что все в мире состоит из четырех стихий - огня, воды, воздуха и земли. Сегодня ученые говорят о четырех видах энергии: 1. Энергия космического вакуума, на которую приходится приблизительно 70% всей энергии Вселенной. 2. Темное вещество, с которым связано примерно 25% всей энергии Вселенной. 3. Энергия, связанная с «обычным» веществом, дает 4% всей энергии Вселенной. (Обычное вещество - это протоны, нейтроны и электроны; это вещество принято называть барионным (хотя электроны к барионам, т.е. тяжелым частицам, и не относятся). Число барионов во Вселенной неизменно: одна частица на кубический метр пространства. 4. Энергия различных видов излучений, вклад которых весьма мал - 0.01%. Излучение - это фотоны и нейтрино (а возможно, и гравитоны); в ходе космологического расширения излучение охладилось до очень низких температур - около 3 К (фотоны) и 2 К (нейтрино). Полное число фотонов и нейтрино неизменно и составляет приблизительно одну тысячу в каждом кубическом сантиметре пространства. Излучение почти идеально равномерно заполняет весь объем Вселенной,

Современные наблюдательные данные позволяют говорить, что на протяжении первых 7 млрд лет после Большого взрыва гравитирующая материя (как «обычная», так и темная) превалировала над темной энергией и Вселенная расширялась с замедлением скорости. Однако по мере расширения Вселенной плотность барионной и темной материи уменьшалась, а плотность темной энергии не изменялась, так что в конце концов антигравитация победила и сегодня она управляет миром.  

Вывод- Вселенная будет расширяться неограниченно долго

Возникает естественный вопрос – как долго это будет продолжаться? Однозначно ответить на вопрос сегодня, по-видимому, невозможно. Если темная энергия не превратится во что-либо другое, расширение Вселенной будет продолжаться вечно. В противном случае расширение может смениться на сжатие. Тогда все будет определяться тем, выше или ниже критической величины окажется плотность вещества во Вселенной. Однако сегодня рассматриваются и другие подходы к эволюции Вселенной. Сравнительно недавно физики предложили новую и весьма экзотическую модель вечно пульсирующей Вселенной. Вернемся к вопросу: "Как образовалась Вселенная?"

Итак, ученые выдвигают теории, что развитие Вселенной началось с "первоначального вещества" с плотностью 10³⁶ г/см³ с температурой 10²⁸ К. "Частицы" в этом первоначальном сгустке обладают огромной кинетической энергией, и вещество начинает расширяться, при этом температура и плотность Вселенной непрерывно уменьшаются. «Частицы» в горячем первоначальном сгустке обладают огромной кинетической энергией, и вещество начинает расширяться, при этом температура и плотность Вселенной непрерывно уменьшаются. Спустя малую долю секунды после рождения Вселенная как горячий суп из элементарных частиц — кварков и лептонов (кварковый суп). Вселенная расширялась и поэтому охлаждалась, благодаря самоорганизации в ней возникали новые структурные образования: нейтроны и протоны, атомные ядра, атомы, звезды, галактики, скопления галактик и, наконец, сверхскопления. В наблюдаемой нами части Вселенной содержится 100 млрд галактик, в каждой из них около 100 млрд звезд. Жизнью галактик управляет загадочная темная материя, которая с помощью гравитации удерживает звезды галактик вместе. А Вселенной как целым «дирижирует» еще более загадочная темная энергия, которая все быстрее и быстрее «расталкивает» Вселенную, что приведет к ее неминуемой гибели (!?). Возможность зарождения Вселенной из "ничего". В целом Вселенная электронейтральна, поэтому она могла родиться из нулевого заряда. Простая аналогия: Энергия "ничего" равна нулю, но и энергия замкнутой Вселенной равна нулю, поэтому Вселенная возникла из "ничего".