К возрасту Вселенной 10100лет в мире останутся практически только электроны и позитроны, рассеянные в пространстве с ужасающе ничтожной плотностью: одна частица будет приходиться на объем, равный 10185 объемам всей видимой сегодня Вселенной. Означает ли это, что в будущем замрут все процессы, не будет происходить активных движений физических форм материи, невозможно будет существование каких-либо сложных систем, а тем более разума в какой бы то ни было форме?
И. Д. Новиков. Черные дыры и Вселенная Что означает число 10150лет? Представить это себе довольно трудно, ведь даже в космических годах Сагана новое число будет содержать далеко за сотню нулей… Между тем именно к этому невообразимо далекому периоду существования нашей Вселенной некоторые космологи планируют полный и окончательный конец света. По традиционному сценарию вся материя к тому времени сольется в некие «шары». Все атомы внутри этих шаров постепенно превратятся в атомы железа, а сами шары сколлапсируют в черные дыры и нейтронные звезды. Через неясно какой, но очень-очень сверхдлинный период времени черные дыры испаряться, и во Вселенной на необозримо далеком расстоянии, сравнимом с современным метагалактическим горизонтом, останутся лишь нейтронные звезды…
Этот несколько унылый сценарий угасания нашего мира в различных непринципиальных вариациях обсуждается с тех пор, как стало достоверно известно, что Вселенная расширяется с ускорением. Подобное развитие событий сильно разочаровало сторонников Большого хлопка. Однако уже скоро их терпение было вознаграждено, и загадочный Большой хлопок сменил не менее таинственный Большой разрыв.
Суть этого бурно обсуждаемого космологического сценария проста и непостижима: через двадцать два миллиарда лет метрика пространства-времени не выдержит отрицательного давления «темной энергии» и разорвется! К «темной энергии» мы еще вернемся, а сейчас попробуем представить себе, как будет бесповоротно гибнуть мироздание в пучинах Большого разрыва. Для этого еще раз окинем взглядом всю доступную нам часть Вселенной – метагалактику.
Наша галактика является структурной единицей метагалактики – части Вселенной, доступной современным астрономическим методам исследования и содержащей несколько миллиардов галактик – звездных систем, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. В окрестностях нашей галактики расположены еще около сорока галактик, которые образуют местную группу. Скопления галактик – это самые крупные устойчивые системы во Вселенной.
Итак, Вселенная однородна лишь в среднем – в масштабах, превышающих шестьсот миллионов световых лет. По мере уменьшения масштабов начинает проявляться ее структура. Вначале становятся заметны сверхскопления галактик, размером порядка трехсот миллионов световых лет, образующие относительно тонкие стены, толщиной около тридцати – шестидесяти миллионов световых лет. Внутри них вырисовываются скопления галактик, размером порядка тридцати миллионов световых лет, а еще глубже – сами галактики. Размеры галактик колеблются в широких пределах: самые маленькие, карликовые галактики – менее тридцати тысяч световых лет в поперечнике и массой порядка сто миллионов масс Солнца. Размеры же самых крупных галактик достигают многих сотен тысяч световых лет, а их массы – тысячи миллиардов масс Солнца. Внутри галактик вещество структурировано: спиральные рукава, шаровые звездные скопления, отдельные звезды и, наконец, планеты.
А вот теперь представим, что тонкую резиновую пленку пространства с множеством лунок от массивных тел сковал сильный мороз, и она потеряла свою эластичность. Между тем невидимые силы «темной энергии» продолжают растягивать пространство вдоль и вширь. Наконец, вблизи одной из наиболее мощных эллиптических галактик (в сотни раз превышающей по размеру наш
Млечный путь) ткань материи не выдерживает и покрывается сетью трещин. Вблизи этих разрывов мироздания начинается стремительный распад материи на самые простейшие элементарные образования – квантовые струны, которые и сами «виртулизуются», растворяясь в вакууме.
Однако кроме локальных трещин распадающейся материи, согласно теории Большого разрыва, могут возникнуть и вселенские трещины от одной группы галактик к другой. Если же пропустить нескольких последующих этапов, то в конце Эпохи Большого Разрыва окажется, что трещины пространства-времени во многом повторяют ячеистую структуру метагалактики. Есть и еще один любопытный аспект в этом космологическом сценарии – подобно тому, как просверленные в стекле отверстия останавливают дальнейшее развитие трещин, застывшие звезды гравитационных коллапсаров вполне могут остановить разрыв текстуры ткани пространства. И хотя трудно даже представить, во что превратиться человеческая цивилизация за десятки миллиардов лет, уже сегодня американский космолог Роберт Калдвелл предлагает «залечивать» раны треснувшего мира, сбрасывая в них разнокалиберные черные дыры.
Нельзя сказать, что теория «конца света» по сценарию Большого разрыва имеет столь уж много сторонников, но сам факт ускоренного расширения Вселенной, конечно же, должен как-то войти во все новые космологические построения. Разумеется, в будущих сценариях эволюции Вселенной должна участвовать и вторая «темная сторона» мироздания – темная материя. И вот тут следует совершенно неожиданная гипотеза – именно «темная материя», состоящая из гравитирующих частиц неизвестной природы, может «залечивать» разрывы ткани Вселенной. Как это будет происходить (а по некоторым смелым предположениям – уже происходит), в точности пока еще не известно, но теоретические модели показывают, что на момент инициации трещины разрыва частицы темной материи могут буквально засыпать начинающуюся прореху в метрике. Затем вступает в силу знаменитый закон перехода материи в энергию, и края разрыва снова «сходятся вместе».
Тут надо заметить, что скрытая масса или темная материя, по ряду современных представлений, возникла сразу же после
Большого взрыва, и лишь потом возникло окружающее нас барионное вещество, состоящее из атомов и молекул. Темная материя практически прозрачна для электромагнитного излучения, и поэтому ее еще никто не наблюдал напрямую с помощью методов оптической или всеволновой астрономии. Тем не менее скрытая масса, подобно обычному веществу, «гравитирует», то есть чувствительна к гравитационному воздействию и сама может собираться в плотные сгущения, притягивая различные астрономические тела или, вернее сказать, их крупные системы, наподобие галактик. И хотя непосредственно сгустки темной материи никто еще не наблюдал, астрофизики уверенно высказывают гипотезы, что именно такие неоднородности скрытой гравитирующей массы в свое время послужили теми гравитационными «зернами», которые вызывали увеличение плотности энергии в небольших областях пространства. Гравитационные силы этих областей притягивали к себе все окружающее вещество, становясь зернами будущих галактик.
