Вселенная с нуля. От Большого взрыва до абсолютной пустоты - Жак Поль

которая уже отдала M31 значительную часть своего звездного населения. В гравитационном поле М31 находятся также спиральная галактика в Треугольнике (М33), третья по размеру в Местной группе, и ее спутница, карликовая галактика в Рыбах. Лишь немногие галактики – члены Местной группы – не зависят от этих двух крупнейших систем.

Таким образом, складываются все условия для слияния Млечного Пути с туманностью Андромеды. Ждать его еще долго – триста миллиарда лет, но после него должны создаться условия для сжатия всей Местной группы, которая превратится в сверхгигантскую эллиптическую галактику. Такой процесс согласуется с новой популярной моделью холодной темной материи, которая также предполагает последовательное слияние малых структур и образование более крупных. Тем не менее в не слишком густонаселенной области Вселенной, где расположена Местная группа, образование гигантской эллиптической галактики будет идти гораздо медленнее, чем это происходит в гораздо более плотных недрах самых больших скоплений галактик.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Столкновение в Местной группе галактик (5,2 миллиарда лет назад)

Расширение Вселенной ускоряется (4,8 миллиарда лет назад)

Мессье 32 вливается в Андромеду (800 миллионов лет назад)

Слияние Млечного Пути с туманностью Андромеды (Через 4 миллиарда лет)

Большой разрыв? (Через 20 миллиарда лет)

Большое сжатие? (Через 100 миллиарда лет)

Через 1000 миллиард лет

Последние звезды

Расширение Вселенной ускоряется, все сверхскопления вокруг Ланиакеи исчезают за космологическим горизонтом. На небе остается только рассеянное гало из красных карликов.

Темная энергия не проявляется в каких-либо катаклизмах вроде Большого разрыва или Большого сжатия. Она позволяет времени течь и не мешает силам природы увлекать постепенно остывающую Вселенную в царство мрака и холода: Большое замерзание (Big Freeze). Конечно, следуя своей глубинной сущности, темная энергия продолжает растягивать ткань пространства и ускорять всеобщее расширение. Однако она не действует в недрах космических структур, связанных силами гравитации – даже если речь идет о самых крупных из них, о сверхскоплениях галактик. При все ускоряющемся расширении Вселенной сверхскопления отдаляются друг от друга, и, если наблюдатель находится в конкретном сверхскоплении, таком как Ланиакея, он видит, как остальные скопления с возрастающей скоростью удаляются от него.

Когда галактики Местной группы сливаются, образуя гигантскую эллиптическую структуру, эта сверхгалактика оказывается на периферии Ланиакеи. Ее небо постепенно пустеет по мере ускоряемого темной энергией всеобщего расширения пространства. Наконец наступает эпоха, когда свету, излучаемому каким-либо сверхскоплением, для достижения соседнего сверхскопления потребуется время, превышающее возраст Вселенной. Другими словами, все скопления галактик одно за другим уходят друг от друга за космологический горизонт. Через тысячу миллиарда лет небо Ланиакеи полностью опустеет. Еще до того как это случится во всех сверхскоплениях, галактики успеют слиться друг с другом, образуя невероятных размеров сверхгалактики, протянувшиеся на миллионы световых лет. Небо внутри такой сверхгалактики будет казаться затянутым молочным сиянием – слившимся светом триллионов звезда гигантской островной вселенной.

После истощения запасов межзвездного газа образование звезд прекращается. Прежде массивные звезды, образовывая планетарные туманности или взрываясь в виде сверхновых, выбрасывали в пространство достаточно вещества, чтобы из него могли формироваться следующие поколения звезд. Но через тысячу миллиарда лет эти источники материи иссякнут окончательно. Будут по-прежнему светить только звезды-долгожители: красные карлики. Температура на их поверхности меньше четырех тысяч кельвинов – они излучают в основном в красной части видимого спектра. Масса у них меньше половины солнечной, что и определяет невысокую температуру в их недрах, а значит, и низкую скорость реакций ядерного синтеза. Энергия, образующаяся в ходе этих реакций, достигает поверхности за счет конвекции, как в стоящей на огне кастрюле с водой. Вещество звезды непрерывно перемешивается, поэтому в ядерных реакциях используется весь содержащийся в ней водород – в результате, срок жизни такой звезды может превышать десять тысяч миллиарда лет.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Ланиакея, наше сверхскопление (6,8 миллиарда лет назад)

Расширение Вселенной ускоряется (4,8 миллиарда лет назад)

Большой разрыв? (Через 20 миллиарда лет)

Большое сжатие? (Через 100 миллиарда лет)

Через 10100 лет

Вселенная погружается в абсолютный холод

В космосе исчезли все звезды. Черные дыры испарились. Вселенная, в которой лишь изредка проносятся частицы все меньшей и меньшей энергии, остывает до абсолютного нуля.

После того как погасли все красные карлики, даже самые маленькие, во Вселенной воцаряется полная темнота. В ней остались лишь остывшие и ничего не излучающие останки звезд – «черные карлики». Превращение в «черного карлика» – судьба очень многих звезд. Только звезды больших масс эволюция превращает в сверхплотные объекты – нейтронные звезды или черные дыры. Сверхмассивные черные дыры, которые когда-то находились в ядрах галактик, тоже живут очень долго. Тем не менее, так как запасы межзвездного газа исчерпаны, а небесные тела всех видов коллапсировали, источников излучения во Вселенной больше не осталось. Лишь изредка еще происходят слияния остатков звезд, которые время от времени озаряют отдельные области Вселенной яростными, но краткими вспышками света.

Оставшиеся во Вселенной тела, как сверхмассивные, так и маломассивные, состоят из нуклонов – протонов и нейтронов. Какова же продолжительность жизни протонов? Они считаются стабильными, то есть практически вечными. Правда, теория все же допускает возможность их разрушения: протон распадается на позитрон и нейтральный пион, который, в свою очередь, превращается в два гамма-фотона. Эксперименты, которые должны были установить продолжительность жизни протона, показали, что она больше 1034 лет (единица с тридцатью четырьмя нулями!). И если продолжительность жизни протонов действительно такова, как предполагает теория (1036 лет), то к концу этого периода во Вселенной останутся только черные дыры разной массы и частицы, образовавшиеся в результате распада протонов.

Но и черные дыры не вечны. Излучение Хокинга – гипотетический процесс излучения черной дырой элементарных частиц, названный в честь предсказавшего его английского ученого Стивена Хокинга, – приводит к тому, что черная дыра медленно теряет массу, вплоть до полного испарения в виде последнего облака гамма-фотонов. Чем массивнее черная дыра, тем медленнее идет ее испарение. Ученые полагают, что черные дыры звездного происхождения испарятся за 1065 лет, а сверхмассивные черные дыры – за 10100 лет. Оставшись без черных дыр и нуклонов, Вселенная превратится в пустое пространство, изредка пересекаемое фотонами все меньшей и меньшей энергии. В конце концов температура Вселенной приблизится к абсолютному нулю, и она окажется в состоянии так называемого Абсолютного замерзания (Big Freeze). Возможно, что тогда и время утратит смысл – ведь никакие события не смогут больше служить маркерами для определения его течения.

☛ СМ. ТАКЖЕ

Радиус Шварцшильда (1916)

Библиография

Документы и интернет-сайты, использованные для написания книги.

Труды общего характера

Audouze, J. (ред.), Le