Як загине Всесвіт? У будь-який момент його може знищити «квантова бульбашка смерті» або він «перетвориться у ніщо» — переказуємо книжку вченої-астрофізика

Автор:
Яна Собецька
Редактор:
Алла Кошляк
Дата:

Аліна Сафоненко / Артем Марков / «Бабель»

Всесвіт зародився 13,8 мільярда років тому після Великого вибуху. Теорій про його ймовірну загибель не надто багато. Кеті Мак, космолог з Університету Північної Кароліни, зібрала основні теорії космічного апокаліпсису у своїй новій книжці The End of Everything: (Astrophysically Speaking) («Кінець усього: З астрофізичної точки зору»). Вона виокремила чотири основні сценарії загибелі Всесвіту: якісь можуть статися у будь-який момент, якісь— не раніше ніж за сотні мільярдів років. Кореспондентка «Бабеля» Яна Собецька прочитала книжку Кеті Мак і переказує сценарії апокаліпсису.

Вченим відомо, яким буде кінець світу на Землі. Приблизно через п’ять мільярдів років Сонце стане червоним гігантом і поглине орбіту Меркурія та, можливо, Венери. Земля перетвориться на обвуглений, вкритий магмою шматок скелі, а потім потрапить в атмосферу Сонця і розпадеться на атоми. Якщо на той момент людство ще існуватиме, це не означатиме його загибелі. Можливо, люди переселяться до віддалених регіонів Всесвіту та побудують нові цивілізації.

Загибелі Всесвіту не переживе ніщо, зазначає астрофізик Кеті Мак у своїй новій книжці The End of Everything: (Astrophysically Speaking). Якою вона буде, достеменно невідомо. Дізнатися майбутнє Всесвіту значно складніше, ніж дослідити його минуле. Сучасні телескопи та обсерваторії дозволяють вивчати найвіддаленіші космічні обʼєкти та «спостерігати за астрономічними подіями, що трапилися мільйони або мільярди років тому». Світло подорожує швидко, проте не миттєво. Воно долає близько 300 мільйонів метрів за секунду. Тому все, що людина бачить, вона насправді бачить із затримкою. Коли людина дивиться на Сонце, вона бачить його таким, яким воно було вісім хвилин тому. Коли спостерігає за галактикою, розташованою на відстані 10 мільярдів світлових років, — насправді бачить галактику, на 10 мільярдів років молодшу за свою. Завдяки цій особливості світла, поглянувши на щось, розташоване дуже далеко, можна дізнатися про те, як Всесвіт еволюціонував.

Гігантська червона туманність NGC 2014 та її дещо менша блакитна «сусідка» NGC 2020, розташовані на відстані 163 тисяч світлових років від Землі. Зоряний кластер Westerlund 2 у сузір'ї Кіль, розташованому на відстані 20 тисяч світлових років від Землі.

Hubble

У минулому Всесвіт був значно гарячішим і щільнішим. Усі космічні об’єкти розташовувалися надзвичайно близько. Згодом Всесвіт розширився і охолов — цей етап учені назвали «Великим вибухом». Радіація, що утворилася внаслідок цього процесу, досі шириться Всесвітом. Мікрохвильове випромінювання можна виявити за допомогою радіотелескопів. Проте значну частину з того, що відомо астрономам, вдалося дізнатися не завдяки спостереженню, а завдяки дедукції. Спершу вчені припустили, що існують чорні діри, а згодом їх навчилися виявляти. Два найважливіші складники Всесвіту – темна матерія та темна енергія — невидимі для людського ока.

Вчені не можуть зазирнути у майбутнє так, як вони можуть досліджувати минуле. Як Всесвіт еволюціонуватиме далі, можна припустити лише на основі наявних знань. Сучасні космологи виділяють кілька теорій. У своїй книжці Мак виокремлює їх у чотири окремі сценарії. Усі вони базуються на різних фізичних процесах, але у підсумку зводяться до загибелі Всесвіту. «Я не знайшла у сучасній науковій літературі серйозних доказів того, що Всесвіт може вічно існувати незмінним», — пише Мак.

Перший сценарій загибелі Всесвіту є антиподом Великого вибуху і називається «Велике стискання». З моменту Великого вибуху Всесвіт розширювався — галактики, зорі та інші космічні об’єкти поступово все більше віддалялися одне від одного. Учені припускають, що у певний момент темпи розширення Всесвіту сповільняться, а згодом процес зупиниться. Після цього Всесвіт стиснеться назад, подібно до того, як м’яч, який підкинули угору, неминуче падає донизу. Якщо це справді трапиться, відбудеться катастрофа. Високоенергетичні струмені частинок та зоряна радіація зіткнуться одне з одним та призведуть до грандіозного вибуху. Він «прорветься крізь атмосферу зірок, розірве їх і заповнить простір гарячою плазмою».

Якщо Всесвіт буде розширюватися далі, він продовжить охолоджуватися і згодом зазнає «теплової смерті». Усі космічні об’єкти ослабнуть і «перетворяться на ніщо». Цей сценарій пов’язаний з ентропією —тенденцією до розладу, що пояснюється другим законом термодинаміки. За словами Мак, цей сценарій повільний та сповнений агонії.

Сонце протягом періоду сонячного максимуму, коли сонячна активність є найбільшою, 25 грудня 2014 року.

David Tyler / Barcroft Media / Getty Images

Інші варіанти космічного апокаліпсису стосуються темної енергії — загадкової форми енергії, яка, на думку вчених, є невід’ємною складовою Всесвіту. Якщо співвідношення між щільністю та тиском темної матерії хоча б якось відрізняється від того, що припускають фізики, може відбутися «Великий розрив». Небесні об’єкти розваляться, Земля — вибухне, а сам космос — розпадеться. Усе це, однак, станеться не раніше ніж через 188 мільярдів років.

Всесвіт також може спіткати сценарій «Вакуумного розпаду», якщо енергетичне поле Хіггса, яке пронизує весь космос, виявиться менш стабільним, ніж вважалося. Коливання у Всесвіті може згенерувати величезну бульбашку «справжнього вакууму», або як каже Мак, «квантову бульбашку смерті». Вона буде ширитися зі швидкістю світла і знищувати усе на своєму шляху. Раніше деякі вчені вважали, що «Вакуумний розпад» можуть викликати експерименти з прискорення частинок. Однак згодом фізики відкинули таку ймовірність, адже багато природних явищ генерують таку ж велику кількість енергії, однак не спричиняють жодної нестабільності у вакуумі.

Туманність Міхур у сузір'ї Кассіопея, розташована на відстані 11 тисяч світлових років від Землі.

Hubble