За последние 10–12 лет данные, полученные с новых телескопов, выявили, что расширение Вселенной, как в древности, так и в настоящее время, происходит с различной скоростью, что противоречит стандартной космологической модели, предписывающей постоянное расширение. Физики предложили вероятное объяснение этого явления и одновременно определили возможную дату «конца света».
Современная теория гравитации (Общая теория относительности) не содержит встроенных способов установить, расширяется ли Вселенная или сжимается, без проведения астрономических наблюдений. Александр Фридман, продемонстрировав в 1925 году, что она потенциально может испытывать расширение или сжатие, столкнулся с критикой со стороны Эйнштейна, который придерживался популярной в то время концепции о неизменности мироздания.
Только в 1930-х годах, под влиянием новых данных, полученных астрономами, выдающийся ученый был вынужден согласиться с тем, что Вселенная расширяется. Для объяснения этого явления он внес в свои расчеты дополнительный параметр, который впоследствии получил определенное название лямбда-член, давший имя всей современной космологии (лямбда-CDM-космология).
До 2010-х годов лямбда-член удовлетворял всех. Однако впоследствии выяснилось, что измерения скорости расширения Вселенной, проведенные на основе данных о древней Вселенной, дают один результат, а наблюдения, сделанные в современную эпоху, — другой (это расхождение получило название «напряженность Хаббла хаббловским кризисом). Таким образом, скорость ее увеличения не является постоянной и меняется с течением времени. Это противоречит стандартной космологической модели, в которой космологическая постоянная (лямбда) должна быть неизменной величиной.
В настоящее время международная группа исследователей попыталась найти объяснение различной скорости расширения Вселенной в прошлом и настоящем. Итоговые данные их исследования опубликовали в Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, с ее полным текстом можно ознакомиться на сервере препринтов Корнеллского университета.
Ранее выдвинутая гипотеза о том, что темная материя состоит из ультралегких аксионов, была проверена исследователями. Эти частицы, объясняющие отсутствие их регистрации в физических экспериментах, оказывали значительное влияние на расширение Вселенной на ранних этапах ее существования, фактически «разгоняя» ее. Однако с течением времени их воздействие на космологическую константу ослабевало, и, следовательно, скорость расширения пространства-времени в конечном итоге начнет замедляться.
Авторы недавнего исследования, в отличие от первоначальных сторонников концепции ультралегкого аксиона, учли влияние этих гипотетических частиц на параметры расширения пространства-времени. В результате расчетов выяснилось, что космологическая постоянная, если не принимать во внимание воздействие аксионов, имеет отрицательное значение, а не положительное. Следовательно, когда влияние аксионов прекратится, пространство-время начнет сжиматься.
Согласно наиболее вероятному набору параметров, рассчитанному в рамках данной модели, полное сжатие, которое приведет к распаду всех атомов из-за повышения температуры, произойдет через 33 миллиарда лет. До этого момента Вселенная будет продолжать расширяться в течение 11 миллиардов лет, хотя и с постепенно снижающейся скоростью, после чего начнется процесс сжатия до сингулярной точки.
«Долгое время считалось, что расширение Вселенной будет продолжаться бесконечно. Однако, если текущие данные подтвердятся, у Вселенной окажется предел, – сообщил Генри Тай, один из авторов свежего исследования, в интервью СМИ.
Не совсем понятно, что именно он видит в этом позитивным моментом, однако стоит отметить, что модель ультралегких аксионов, как и любая другая модель, предлагающая объяснение темной материи посредством частиц, в последнее время подвергается серьезной критике. Причина кроется в данных, полученных при изучении столкновений скоплений галактик: они указывают на отсутствие трения между частицами темной материи. Подобное поведение возможно лишь в том случае, если частицы такого рода попросту не существуют.
Поэтому ранее другие научные коллективы уже предложили иное объяснение темной материи. Интересно, что в рамках одной из таких теорий Вселенная тоже сжимается, правда, за время, которое значительно больше 33 миллиардов лет от нашего времени. Кроме того, при сжатии она не становится точкой, и некоторые виды объектов (черные дыры и нейтронные звезды) способны пережить Великое сжатие и попасть в следующий цикл расширения и сжатия Вселенной.