Ускорение расширения вселенной кратко

Обновлено: 30.06.2024

Нередко можно услышать заявления астрофизиков и космологов о том, что крайне далекие регионы Вселенной отдаляются от нас быстрее скорости света. Но что именно это значит? Имеют ли они в виду то, что во Вселенной есть объекты, способные превысить одну из самых фундаментальных величин.

Самый фундаментальный закон Специальной теории относительности в свое время привел Эйнштейна к осознанию самой прорывной идеи в физике — о том, что ничто не может двигаться быстрее света. Безмассовые частицы в вакууме движутся со скоростью света, тогда как все остальное — частица с массой где-либо или безмассовая частица в среде — будут всегда двигаться медленнее скорости света. Но когда разговор заходит о расширении Вселенной, часто возникают мысли о том, что это происходит быстрее скорости света. Попробуем разобраться, так ли это.

Эволюция Вселенной от момента Большого взрыва, согласно стандартной космологической модели / © NASA / GSFC

Так ли? Просто для того, чтобы что-то двигалось быстрее света, ему должна быть свойственна скорость: что-то, что можно измерить, например километры в секунду. Но Вселенная расширяется совсем не так.

Напротив, она расширяется со скоростью на единицу расстояния. Обычно это измеряется как километры в секунду на мегапарсек, где мегапарсек — около 3,26 миллиона световых лет. Если скорость расширения составляет 70 км/с/Мпк, это означает, что в среднем объект, расположенный в 10 Мпк от нас, отдаляется со скоростью 700 км/с с нашей точки зрения, в 200 Мпк — 14 000 км/с, а в случае с объектом в 5 000 Мпк нам будет казаться, что он отдаляется со скоростью 350 тысяч км/с.

Однако следует ли из этого, что какие-то объекты движутся быстрее света? Давайте вернемся к Специальной теории относительности Эйнштейна и подумаем, что мы имеем в виду, когда говорим, что ничто не может двигаться быстрее света. Это означает, что если у вас есть два объекта в одном пространственно-временном событии — занимающие одно и то же пространство в одно и то же время, — то они не могут двигаться относительно друг друга быстрее скорости света. Даже если один из них движется на север на 99% скорости света, а другой движется с такой же скоростью на юг, их скорость не будет составлять 198% скорости света относительно друг друга, а будет равняться 99,995% скорости света. Не важно, как быстро каждый из них движется, — они никогда не превысят скорость света относительно друг друга.

Наблюдаемая Вселенная может достигать 46 миллиардов световых лет во всех направлениях с нашей точки зрения, но за ее пределами определенно есть области, которые мы не можем наблюдать. 46 миллиардов световых лет – это всего лишь предел, доступный для нашего наблюдения / © Frédéric MICHEL/Andrew Z. Colvin

Именно поэтому это и называется относительностью: она измеряет относительное движение между двумя объектами в одной точке в пространстве и времени. Но этот тип относительности — Специальная теория относительности — устанавливает правила в вашей области нерасширяющегося пространства. Общая теория относительности добавляет к этому еще один уровень: факт расширения самого пространства. Измерив количество обычного вещества, темного вещества, темной энергии, нейтрино, излучения и других вещей в сегодняшней Вселенной, а также то, как свет, достигающий нас с разных расстояний во Вселенной, смещается в красный спектр в результате расширения, мы можем воссоздать , насколько большой была Вселенная в любой момент прошлого.

Когда Вселенной было около 10 тысяч лет, ее наблюдаемая часть уже была размером в 10 миллионов световых лет. Когда ей был всего год, наблюдаемая Вселенная была размером 100 тысяч световых лет. Когда ей была всего одна секунда, она уже была размером 10 световых лет. Да, все это и правда звучит так, будто она расширяется быстрее света. Но ни в один момент времени ни одна частица не двигалась быстрее света по отношению к другой частицей, с которой взаимодействовала.

Чем дальше галактика, тем быстрее она от нас отдаляется и тем сильнее ее свет смещается в красный спектр, вынуждая нас смотреть на все боле длинные волны. За пределами определенного расстояния, галактики становятся недостижимыми даже на скорости света / © Larry McNish/RASC Calgary Center

Напротив, расширялось само пространство между частицами, в процессе чего расстояние между ними увеличивалось, а длина волны излучения в этом пространстве растягивалась . Это продолжалось много миллиардов лет в течение космической истории и продолжается сегодня. Несмотря на то что мы никогда не сможем достичь никаких объектов, находящихся дальше 15,6 миллиарда лет на данный момент, даже если будем двигаться со скоростью света (что по определению невозможно), то не из-за того, что они отдаляются быстрее света, а потому, что пространство между разными точками продолжает расширяться.

Главный вывод заключается в том, что пространство не расширяется с какой-то конкретной скоростью, а скорее с определенной степенью: со скоростью на единицу расстояния. В итоге чем дальше объект, на который вы смотрите, тем больше расширение влияет на расстояние между вами. Чем дальше от вас объект, тем краснее он будет выглядеть и тем быстрее будет отдаляться с вашей точки зрения. Но быстрее ли света? Для того чтобы измерить это, вам надо находиться в той же области. Относительно вашего местоположения ничто не движется быстрее света, и это можно сказать о любом месте во Вселенной в любое время. Пространство расширяется, но не быстрее света, более того, у этого расширения нет скорости.

На основе многочисленных наблюдений звезд и галактик ученые стали замечать, что Вселенная разлетается быстрее, чем показывают самые точные модели космоса. Свидетельства этому накапливались годами, в результате чего некоторые ученые назвали данный процесс надвигающимся кризисом в космологии. Последние данные, которые удалось собрать группе исследователей при помощи космический телескопа Хаббл, говорят о том, что ошибки быть не может, вселенная действительно разлетается быстрее. Загадка получила название “напряжение Хаббла” в честь астронома Эдвина Хаббла. В 1929 году он заметил, что чем дальше от нас находится галактика, тем быстрее она удаляется. Тем не менее, не все ученые согласны с этими выводами, и все еще утверждают, что “напряжение Хаббла” — это просто артефакт. Но какие есть “за” и “против”?

Последние исследования показывают, что вселенная расширяется с ускорением

Что такое напряжение Хабла и как вычислили скорость расширения вселенной

Исследователи пытались измерить текущую скорость расширения Вселенной двумя основными способами — путем измерения расстояний до ближайших звезд и методом картирования слабого свечения, относящегося к молодой Вселенной. Исследование также выявило некоторые ключевые космические ингредиенты, такие как темная энергия — таинственная сила, которая, как считается, движет ускоряющимся расширением Вселенной.

Эти два метода показывают разные результаты относительно текущей скорости расширения Вселенной. Расхождение составляет примерно 8 процентов. Это различие может показаться незначительным, но, если оно действительно существует, значит Вселенная стала расширяться быстрее, чем вначале своего существования.

Большинство данных, которые ученые используют в своих расчетах, полученных с телескопа Хаббл

В нескольких исследованиях, опубликованных The Astrophysical Journal, для измерения расстояния между нами и ближайшими галактиками используются определенные типы звезд и звездные взрывы. Набор данных включает наблюдения 42 различных звездных взрывов, что более чем вдвое превышает масштаб предыдущего анализа такого рода. Согласно результатам, противоречие между их новым анализом и результатами измерений раннего космоса достигло пяти сигм, статистического порога, используемого в физике элементарных частиц для подтверждения существования новых частиц.

Космические микроволны и дистанционная лестница

Один из способов получить постоянную Хаббла (скорость расширения вселенной) основан на космическом микроволновом фоне (CMB), слабом свечении, которое образовалось, когда Вселенной было всего 380 тысяч лет. Телескопы, такие как обсерватория Planck Европейского космического агентства, измерили реликтовое излучение, предоставив подробный снимок того, как материя и энергия были распределены в ранней Вселенной, а также физику, которая ими управляла.

Используя модель, которая с поразительным успехом предсказывает многие свойства Вселенной, известную как модель Лямбда Холодной Темной Материи, космологи могут математически просчитать развитие молодой Вселенной и предсказать, какой должна быть сегодняшняя постоянная Хаббла. Согласно этому методу, Вселенная должна расширяться со скоростью около 67,36 километров в секунду на мегапарсек.

Один мегапарсек равен 3,26 миллионам световых лет.

Для вычисления постоянной Хаббла ученые используют данные звезд и галактик

Другие команды измеряют постоянную Хаббла, глядя на “локальную” вселенную, то есть более современные звезды и галактики, которые относительно близки к нам. Эта версия расчета требует двух видов данных: насколько быстро галактика удаляется от нас и как далеко эта галактика находится. Этот метод требует от астрономов разработки так называемой лестницы космических расстояний.

Лестница космических расстояний нового исследования, составленная исследовательской группой SHoES, начинается с измерения расстояний между нами и некоторыми видами звезд, называемыми цефеидными переменными. Чтобы расширить лестницу еще дальше, астрономы добавили ступеньки, основанные на звездных взрывах, названных сверхновыми типа 1a.

Изучая галактики, в которых находятся как цефеиды, так и сверхновые типа 1a, астрономы могут установить взаимосвязь между яркостью сверхновых и расстояниями до них. Поскольку сверхновые типа 1a намного ярче, чем цефеиды, их можно увидеть на гораздо больших расстояниях, что позволяет астрономам распространять свои измерения на галактики, расположенные глубже в космосе.

В расчетах постоянной Хаббла могут быть ошибки, так как сложно получить точную информацию о Сверхновых и других космических объектах, которые находятся на большом расстоянии от Земли

Учет ошибок и вариаций в измерении скорости расширения Вселенной

Проблема вычисления постоянной Хаббла заключается в том, что точно измерить данных всех звезд и сверхновых крайне сложно. С технической точки зрения, не все цефеиды и сверхновые типа 1a выглядят одинаково. Некоторые из них могут иметь разный состав, разные цвета или разные типы родительских галактик. Астрономы потратили много лет на то, чтобы выяснить, как объяснить всю эту изменчивость. Тем не менее чрезвычайно трудно с уверенностью сказать, что в том или ином измерении не закралась ошибка.

Чтобы решить эти проблемы, исследовательская группа под названием “Пантеон +” исчерпывающе проанализировала более 1700 наблюдений сверхновых типа 1a, собранных с 1981 года. Анализ включал количественную оценку всех известных неопределенностей и источников систематической ошибки.

Постоянная Хаббла, полученная с учетом возможных ошибок подтвердила ускорение расширения Вселенной

Проведя исчерпывающую перекрестную проверку факторов, которые могут повлиять на наблюдения цефеид, команда дала самую точную оценку для постоянной Хаббла — 73,04 километра в секунду на мегапарсек, плюс-минус 1,04. Это примерно на 8 процентов выше, чем значение, полученное на основе измерений CMB обсерваторией Planck.

Команда также приложила все усилия, чтобы проверить идеи сторонних ученых о том, почему ее оценка постоянной Хаббла выше, чем оценка Планка. Всего исследователи изучили 67 анализов, многие из которых усугубили загадку напряженности Хаббла.

Напряжение Хабла — это ошибка в расчетах?

Венди Фридман, ученый из Чикагского университета, работала над оценкой, которая не основана на пульсации звезд. Вместо этого она использовала определенную группу красных гигантских звезд, которые действуют также, как электрические лампочки известной мощности. Основываясь на этих альтернативных объектах с известной внутренней яркостью, постоянная Хаббла составила 69,8 км/с на мегапарсек.

Несмотря на тщательную работу команды, Фридман говорит, что необнаруженные ошибки все еще могут влиять на анализ, возможно, создавая иллюзорное напряжение. По ее словам, некоторые источники неопределенности неизбежны. Есть только три галактики, достаточно близкие к Млечному Пути, расстояния от которых мы можем измерить напрямую.

Команды Pantheon + и SH0ES внимательно изучили результаты Фридман и других исследователей. Согласно их работе, включение дополнительных звезд, которые использовала Фридман, немного снижает оценку постоянной Хаббла, но не снимает напряженности. И если напряжение Хаббла действительно отражает нашу физическую реальность, как утверждают ученые, то для ее объяснения, вероятно, потребуется добавить еще один пункт в наш список фундаментальных компонентов Вселенной.

Взрыв темной энергии и помолодевшая Вселенная

Согласно одной из теорий, примерно через 50 тысяч лет после Большого взрыва произошла кратковременная вспышка темной энергии. В принципе, короткий всплеск дополнительной темной энергии мог бы изменить скорость расширения ранней Вселенной в достаточной степени, чтобы возникло напряжение Хаббла, не нарушая при этом стандартную модель космологии.

Получить более точную информацию относительно скорости расширения Вселенной, возмоно, поможет телескоп Джеймса Уэбба

Но, по оценкам космологов, возраст Вселенной упадет с нынешних 13,8 миллиарда лет до примерно 13 миллиардов лет. На данный момент нет никаких очевидных доказательств ранней темной энергии. Хотя некоторые намеки все же имеются. В сентябре Космологический телескоп Атакама, учреждение в Чили, которое измеряет космический микроволновый фон, заявило, что модель, включающая раннюю темную энергию, соответствует их данным лучше, чем стандартная космологическая модель. Правда, есть теория, согласно которой темная материя, наоборот, замедляла расширение вселенной.

Еще больше увлекательных материалов из мира науки мы подготовили для вас на нашем Яндекс.Дзен-канале

Очевидно, что для разгадки напряжения Хаббла потребуются дополнительные, более точные наблюдения. Возможно, окончательную точку в споре о скорости расширения вселенной поставит телескоп Джеймса Уэбба, который перепроверить данные измерений, выполненных ранее телескопом Хаббл.

Расширение Вселенной — явление, состоящее в почти однородном и изотропном расширении космического пространства в масштабах всей Вселенной. Экспериментально расширение Вселенной наблюдается в виде выполнения закона Хаббла. Началом расширения Вселенной наука считает так называемый Большой взрыв. Теоретически явление было предсказано и обосновано А. Фридманом на раннем этапе разработки общей теорией относительности из общефилософских соображений об однородности и изотропности Вселенной.

Содержание

Расширение Вселенной в различных моделях

Ускорение расширения Вселенной

Ускоренное расширение Вселенной было открыто в 1998 году при наблюдениях за сверхновыми типа Ia [1] [2] . За это открытие Сол Перлмуттер, Брайан П. Шмидт и Адам Рисс получили премию Шоу по астрономии за 2006 год и Нобелевскую премию по физике за 2011 год. Затем эти наблюдения были подкреплены другими источниками: измерениями реликтового излучения, гравитационного линзирования, нуклеосинтеза Большого Взрыва. Все полученные данные хорошо вписываются в лямбда-CDM модель.

По имеющимся оценкам, ускоряющееся расширение Вселенной началось приблизительно 5 миллиардов лет назад. Предполагается, что до этого расширение замедлялось благодаря гравитационному действию тёмной материи и барионной материи. Плотность барионной материи в расширяющейся Вселенной уменьшается быстрее, чем плотность тёмной энергии. В конце концов, тёмная энергия начинает преобладать. Например, когда объём Вселенной удваивается, плотность барионной материи уменьшается вдвое, а плотность тёмной энергии остается почти неизменной (или точно неизменной — в варианте с космологической константой).

Лямбда-CDM, ускоренное расширение Вселенной . Временная шкала на этой схематической диаграмме простирается от эпохи Большого взрыва / инфляции 13,7 миллиарда лет назад до настоящего космологического времени.

Наблюдения показывают , что расширение по Вселенной ускоряется, таким образом, что скорость , при которой далекой галактики отступает от наблюдателя непрерывно увеличивается со временем.

Ускоренное расширение было обнаружено в течение 1998 года двумя независимыми проектами, проектом Supernova Cosmology Project и группой поиска сверхновых High-Z , которые оба использовали далекие сверхновые типа Ia для измерения ускорения. Идея заключалась в том, что, поскольку сверхновые типа Ia имеют почти такую же внутреннюю яркость ( стандартная свеча ), и поскольку объекты, находящиеся дальше, кажутся более тусклыми, мы можем использовать наблюдаемую яркость этих сверхновых, чтобы измерить расстояние до них. Затем расстояние можно сравнить с космологическим красным смещением сверхновой , которое измеряет, насколько Вселенная расширилась с момента возникновения сверхновой. Неожиданным результатом стало то, что объекты во Вселенной удаляются друг от друга с ускоренной скоростью. В то время космологи ожидали, что скорость удаления всегда будет замедляться из-за гравитационного притяжения материи во Вселенной. Три члена этих двух групп впоследствии были удостоены Нобелевских премий за свое открытие. Подтверждающие доказательства были найдены в барионных акустических колебаниях и при анализе скоплений галактик.

СОДЕРЖАНИЕ

За десятилетия, прошедшие с момента обнаружения космического микроволнового фона (CMB) в 1965 году, модель Большого взрыва стала наиболее распространенной моделью, объясняющей эволюцию нашей Вселенной. Уравнение Фридмана определяет, как энергия Вселенной управляет ее расширением.

где κ представляет собой кривизну Вселенной , a ( t ) - масштабный фактор , ρ - полная плотность энергии Вселенной, а H - параметр Хаббла .

Затем мы можем переписать параметр Хаббла как

где четыре предполагаемых в настоящее время вкладчика в плотность энергии Вселенной - кривизна , материя , излучение и темная энергия . Каждый из компонентов уменьшается с расширением Вселенной (увеличение масштабного фактора), за исключением, возможно, члена темной энергии. Именно значения этих космологических параметров используют физики для определения ускорения Вселенной.

Уравнение ускорения описывает эволюцию масштабного фактора во времени.

где давление P определяется выбранной космологической моделью. (см. пояснительные модели ниже)

Одно время физики были настолько уверены в замедлении расширения Вселенной, что ввели так называемый параметр замедления q ₀ . Текущие наблюдения показывают, что этот параметр замедления отрицательный.

Отношение к инфляции

Согласно теории космической инфляции , очень ранняя Вселенная пережила период очень быстрого квазиэкспоненциального расширения. Хотя временной масштаб для этого периода расширения был намного короче, чем у текущего расширения, это был период ускоренного расширения с некоторым сходством с текущей эпохой.

Техническое определение

поэтому параметр Хаббла со временем уменьшается, если только . Предпочтение отдается наблюдению , что подразумевает, что это положительно, но отрицательно. По сути, это означает, что космическая скорость удаления любой конкретной галактики увеличивается со временем, но ее соотношение скорость / расстояние все еще уменьшается; таким образом, различные галактики, расширяющиеся по сфере фиксированного радиуса, в более поздние времена пересекают сферу медленнее. q - 1 а ¨ >> d ЧАС / d т

Доказательства ускорения

Чтобы узнать о скорости расширения Вселенной, мы смотрим на соотношение звездных величин и красного смещения астрономических объектов с использованием стандартных свечей или на их соотношение между красным смещением и расстоянием с использованием стандартных линейок . Мы также можем посмотреть на рост крупномасштабной структуры и обнаружить, что наблюдаемые значения космологических параметров лучше всего описываются моделями, которые включают ускоряющееся расширение.

Наблюдение за сверхновой

Для сверхновых с красным смещением менее 0,1 или временем прохождения света менее 10 процентов возраста Вселенной это дает почти линейную зависимость между расстоянием и красным смещением в соответствии с законом Хаббла . На больших расстояниях, поскольку скорость расширения Вселенной менялась со временем, соотношение расстояние-красное смещение отклоняется от линейности, и это отклонение зависит от того, как скорость расширения изменялась с течением времени. Полный расчет требует компьютерного интегрирования уравнения Фридмана, но простой вывод может быть дан следующим образом: красное смещение z напрямую дает космический масштабный коэффициент в момент взрыва сверхновой.

Барионные акустические колебания

В ранней Вселенной до того, как произошла рекомбинация и разделение , фотоны и материя существовали в первичной плазме . Точки с более высокой плотностью в фотонно-барионной плазме сжимались под действием силы тяжести до тех пор, пока давление не становилось слишком большим, и они снова расширялись. Это сжатие и расширение создавало в плазме вибрации, аналогичные звуковым волнам . Поскольку темная материя взаимодействует только гравитационно, она остается в центре звуковой волны, источнике первоначальной сверхплотности. Когда произошло разделение, примерно через 380 000 лет после Большого взрыва, фотоны отделились от материи и смогли свободно течь через Вселенную, создавая космический микроволновый фон, каким мы его знаем. Это оставило оболочки барионной материи на фиксированном радиусе от сверхплотности темной материи, на расстоянии, известном как звуковой горизонт. Со временем Вселенная расширилась, и именно на этих неоднородностях плотности материи начали формироваться галактики. Таким образом, глядя на расстояния, на которых галактики с разным красным смещением стремятся к скоплению, можно определить расстояние стандартного углового диаметра и использовать его для сравнения с расстояниями, предсказанными различными космологическими моделями.

Были обнаружены пики в корреляционной функции (вероятность того, что две галактики будут находиться на определенном расстоянии друг от друга) при 100 ч -1 Мпк (где h - безразмерная постоянная Хаббла ), что указывает на то, что это размер звукового горизонта сегодня, и сравнивая это со звуковым горизонтом во время разделения (используя CMB), мы можем подтвердить ускоренное расширение Вселенной.

Скопления галактик

Измерение функций масс скоплений галактик , которые описывают плотность скоплений выше пороговой массы, также свидетельствует о темной энергии. Путем сравнения этих массовых функций при высоких и малых красных смещениях с предсказанными различными космологическими моделями, получены значения w и Ω _m , которые подтверждают низкую плотность вещества и ненулевое количество темной энергии.

Возраст вселенной

Имея космологическую модель с определенными значениями космологических параметров плотности, можно интегрировать уравнения Фридмана и получить возраст Вселенной.

Сравнивая это с фактическими измеренными значениями космологических параметров, мы можем подтвердить справедливость модели, которая ускоряется сейчас и имела более медленное расширение в прошлом.

Гравитационные волны как стандартные сирены

Недавние открытия гравитационных волн с помощью LIGO и VIRGO не только подтвердили предсказания Эйнштейна, но и открыли новое окно во Вселенную. Эти гравитационные волны могут работать как стандартные сирены для измерения скорости расширения Вселенной. Abbot et al. В 2017 году значение постоянной Хаббла составило примерно 70 километров в секунду на мегапарсек. Амплитуды деформации h зависят от масс объектов, вызывающих волны, расстояния от точки наблюдения и частоты обнаружения гравитационных волн. Соответствующие меры расстояния зависят от космологических параметров, таких как постоянная Хаббла для близлежащих объектов, и будут зависеть от других космологических параметров, таких как плотность темной энергии, плотность материи и т. Д. Для удаленных источников.

Пояснительные модели

Темная энергия

Самым важным свойством темной энергии является то, что она имеет отрицательное давление (отталкивающее действие), которое относительно равномерно распределяется в пространстве.

где c - скорость света, а ρ - плотность энергии. Различные теории темной энергии предполагают разные значения w , причем w 1 / 3 для космического ускорения (это приводит к положительному значению ä в уравнении ускорения выше).

Самое простое объяснение темной энергии состоит в том, что это космологическая постоянная или энергия вакуума ; в этом случае w = −1 . Это приводит к модели лямбда-CDM , которая с 2003 года по настоящее время известна как Стандартная модель космологии, поскольку это простейшая модель, хорошо согласующаяся с множеством недавних наблюдений. Riess et al. обнаружили, что их результаты по наблюдениям сверхновых отдают предпочтение расширяющимся моделям с положительной космологической постоянной ( Ω _λ > 0 ) и текущим ускоренным расширением ( q ₀ ).

Фантомная энергия

Текущие наблюдения допускают возможность космологической модели, содержащей компонент темной энергии с уравнением состояния w . Эта фантомная плотность энергии станет бесконечной за конечное время, вызывая такое огромное гравитационное отталкивание, что Вселенная потеряет всю структуру и закончится Большим разрывом . Например, для w = - 3 / 2 и H ₀ = 70 км · с −1 · Мпк −1 , время, оставшееся до того, как Вселенная закончится в этом Большом разломе, составляет 22 миллиарда лет.

Альтернативные теории

Другой тип модели, гипотеза обратной реакции, была предложена космологом Сикси Рясяненом: скорость расширения неоднородна, но мы находимся в области, где расширение происходит быстрее, чем фон. Неоднородности в ранней Вселенной вызывают образование стенок и пузырей, причем внутри пузыря содержится меньше вещества, чем в среднем. Согласно общей теории относительности, пространство менее искривлено, чем стены, и поэтому кажется, что оно имеет больший объем и более высокую скорость расширения. В более плотных областях расширение замедляется более сильным гравитационным притяжением. Следовательно, внутренний коллапс более плотных областей выглядит так же, как ускоренное расширение пузырьков, что приводит нас к выводу, что Вселенная подвергается ускоренному расширению. Преимущество в том, что для этого не требуется никакой новой физики, такой как темная энергия. Рясянен не считает эту модель вероятной, но без каких-либо фальсификаций она должна оставаться возможной. Для работы потребуются довольно большие колебания плотности (20%).

Последняя возможность состоит в том, что темная энергия - это иллюзия, вызванная некоторой погрешностью в измерениях. Например, если мы находимся в более пустой, чем в среднем, области пространства, наблюдаемая скорость космического расширения может быть ошибочно принята за изменение во времени или за ускорение. Другой подход использует космологическое расширение принципа эквивалентности, чтобы показать, как может казаться, что пространство расширяется быстрее в пустотах, окружающих наше локальное скопление. Будучи слабыми, такие эффекты, совокупно рассматриваемые в течение миллиардов лет, могут стать значительными, создавая иллюзию космического ускорения и создавая впечатление, будто мы живем в пузыре Хаббла . Еще одна возможность состоит в том, что ускоренное расширение Вселенной - это иллюзия, вызванная нашим относительным движением по отношению к остальной Вселенной, или что использованный размер выборки сверхновых не был достаточно большим.

Теории последствий для Вселенной

По мере расширения Вселенной плотность излучения и обычной темной материи снижается быстрее, чем плотность темной энергии (см. Уравнение состояния ), и, в конечном итоге, темная энергия доминирует. В частности, когда масштаб Вселенной удваивается, плотность материи уменьшается в 8 раз, но плотность темной энергии почти не меняется (она точно постоянна, если темная энергия является космологической постоянной ).

В моделях, где темная энергия является космологической постоянной, Вселенная будет экспоненциально расширяться со временем в далеком будущем, приближаясь к Вселенной де Ситтера . Это в конечном итоге приведет к исчезновению всех свидетельств Большого взрыва, поскольку космический микроволновый фон смещается в сторону более низких интенсивностей и длин волн. В конце концов, его частота станет достаточно низкой, чтобы он был поглощен межзвездной средой и, таким образом, был скрыт от любого наблюдателя в галактике. Это произойдет, когда возраст Вселенной будет меньше чем в 50 раз больше своего нынешнего возраста, что приведет к концу космологии в том виде, в каком мы ее знаем, поскольку далекая Вселенная потемнеет.

Читайте также: