Конец всего. 5 сценариев гибели Вселенной с точки зрения астрофизики

Рене Гложек, космолог из университета Торонто, использует карты реликтового излучения и галактик для лучшего понимания нашей космологической модели, в частности, темной энергии и конечной судьбы Вселенной. Она отмечает, что комбинирование наборов данных, собранных телескопами вроде VRO, и новыми обсерваториями, изучающими КМФИ, позволит добиваться все более значительных результатов по мере расширения этих наборов. Используя технику под названием «взаимная корреляция», мы можем сравнить данные о положении объектов из каталогов галактик с полномасштабной картой распределения вещества, составленной на основе эффекта линзирования реликтового излучения. Это позволит нам получить более точные результаты и уменьшит вероятность того, что мы упустим какие-либо отклонения от модели Лямбда-CDM. По словам Гложек, альтернативные теории, использующие изменения в гравитации для имитации эффектов темной энергии, в объединенных наборах данных будут выглядеть совсем иначе. «Я думаю, спрятаться им будет просто негде».

Что еще интересного можно увидеть, располагая изображениями миллиардов галактик? Во-первых, можно наблюдать эффект сильного гравитационного линзирования, который заключается в том, что галактика (или скопление галактик) так сильно искажает окружающее пространство, что свет от объекта, находящегося непосредственно за ней, расщепляется на несколько изображений или распространяется в виде огибающей галактику дуги.

Представьте, что вы смотрите на свечу сквозь изогнутое стекло в основании пустого бокала. При этом вы увидите пламя в виде дуги или круга. В случае гравитационной линзы отдельные изображения формируются вследствие искривления траекторий разных лучей света. Это означает, что, если в линзируемой галактике вспыхнет сверхновая, на каком-то изображении она появится раньше, чем на другом, поскольку свет, формирующий второе изображение, добирается до нас по более длинному пути.

Помимо того, что с помощью этого трюка вы можете произвести впечатление[81], подобные задержки во времени предоставляют новый способ измерения скорости расширения Вселенной, поскольку при вычислении таких огромных расстояний данный параметр становится очень важным фактором. А мы отчаянно нуждаемся в новых способах измерения скорости расширения пространства, поскольку наши нынешние методы дают слишком разные результаты.

Как вы помните из главы 5, при измерении скорости расширения (также известной как постоянная Хаббла) с использованием сверхновых мы получаем одно число, а при измерении с помощью реликтового излучения – другое. Результаты альтернативных измерений, склоняющиеся в ту или иную сторону, не помогли разрешить это противоречие. (Недавно мы получили некую среднюю величину, которая, к сожалению, не согласуется ни с одним из значений.) Измерение задержки, вызванной гравитационным линзированием, может помочь в решении этой проблемы, поскольку благодаря телескопу VRO количество систем, которые мы можем для этого использовать, увеличится с нескольких единиц до сотен. Результаты измерения гравитационных волн с помощью таких инструментов, как LIGO (см. главу 7), также будут нелишними, а в течение следующего десятилетия они могут достичь уровня точности, необходимого для окончательного разрешения данного вопроса.

Взгляд под другим углом

Что мне особенно нравится в космологии, так это то, что она побуждает применять творческий подход и смотреть на физику Вселенной под разными углами. Речь не идет о бесконтрольных полетах фантазии. Вы не можете просто что-то выдумать. Однако вы можете (и должны) постоянно находить новые способы рассмотрения проблем, чтобы получить как можно больше информации из тех данных, которые предоставляет вам Вселенная.

Творческое мышление особенно важно, когда мы сталкиваемся с вопросами наподобие: «Как можно улучшить модель Лямбда-CDM или Стандартную модель?» Все, что мы пробовали до сих пор, соответствовало предсказаниям; где нам искать подсказки, ведущие к новым моделям, если мы не можем сломать что-нибудь в текущей?

Клиффорд Джонсон настроен оптимистично и считает, что отсутствие четких ориентиров может быть для нас даже полезным: «Я не могу указать на что-то конкретное и заявить: “Вот за этим будущее!” Я просто чувствую, что те многообразные подходы, которые мы были вынуждены применять, сослужили нам хорошую службу».