Глава 8. Вселенная

8.2. Эволюция Вселенной

8.2.4. Будущее Вселенной

Космологические модели приводят к выводу, что судьба Вселенной зависит только от средней плотности заполняющего ее вещества.

Если она ниже некоторой критической плотности, расширение Вселенной будет продолжаться вечно. Этот вариант называется «открытая Вселенная». Похожий сценарий развития ждет и плоскую Вселенную, когда плотность равна критической. Через многие миллиарды лет прогорит все вещество в звездах, и галактики погрузятся во тьму. Останутся только планеты, белые и коричневые карлики, а столкновения между ними будут крайне редки. Если Земля все еще останется к этому времени, она будет замерзшей скалой в темной расширяющейся Вселенной.

Однако даже в этом случае Земля не вечна. Если верна теория великого объединения взаимодействий, через 10⁴⁰ лет распадутся составляющие бывшие звезды протоны и нейтроны. Спустя приблизительно 10¹⁰⁰ лет испарятся гигантские черные дыры. В нашем мире останутся лишь электроны, нейтрино и фотоны, удаленные друг от друга на огромные расстояния. В известном смысле это будет конец времени.

1

Рисунок 8.2.4.1. Геометрия Вселенной. q0 = 0,5∙ ρ/ρ0– предполагаемая плотность Вселенной, выраженная в относительных единицах

Если же плотность Вселенной окажется слишком велика, то наш мир замкнут, а расширение рано или поздно сменится катастрофическим сжатием. Вселенная закончит свою жизнь в гравитационном коллапсе.

Согласно теории Эйнштейна–Фридмана критическая плотность равна

Эта величина ничтожна: достаточно, чтобы в кубе со стороной около 50 метров содержался один атом водорода.

Определить постоянную Хаббла с высокой точностью очень непросто. Галактики часто имеют довольно высокие скорости (до тысяч км/с), не связанные с космологическим расширением. По современным данным значение H лежит в интервале 60–80 км/(с∙Мпк).

Определить из наблюдений истинную плотность материи еще сложнее. Плотность наблюдаемого вещества во Вселенной близка к 3∙10^–34 кг/м³, то есть меньше критической, поэтому Вселенная должна неограниченно расширяться. Однако, произведенный в последнее время учет скрытой массы и массы физических полей (согласно общей теории относительности) приближает истинную среднюю плотность Вселенной к критическому значению. При этом видимое вещество дает вклад только 5 %.

В конце ХХ века по наблюдениям сверхновых на больших расстояниях обнаружено ускорение расширения Вселенной.