Принцип апокалипсиса: сценарии конца света

С тех пор было получено множество новых свидетельств в пользу данного утверждения – как в ходе дальнейших и более надежных наблюдений за сверхновыми, так и в результате ряда других исследований. Таковыми были, прежде всего, детальные измерения энергетического спектра реликтового излучения в наземных лабораториях и со спутников. Откуда же все-таки берется эта темная энергия? Вразумительного ответа на этот вопрос пока нет, но обычно его пытаются найти, комбинируя различными способами уравнения общей теории относительности с уравнениями состояния вещества. По существу, именно это соображение положено в основу инфляционной модели, утверждающей, что в очень ранней Вселенной абсолютно доминировала огромная (положительная!) энергия вакуума, который по этой причине стремительно раздувался, а вещество появилось лишь позднее.

Дело в том, что величина космологической константы, необходимая для объяснения наблюдаемых размеров Вселенной с помощью инфляционной модели, настолько велика, что сейчас темная энергия должна была бы превышать энергию, связанную с обычной материей, примерно на 120 порядков! А между тем она, как уже упоминалось, хотя и больше, но все-таки имеет тот же порядок величины.

В результате фазового перехода с перестройкой вакуума, который, почти несомненно, произошел в ранней Вселенной, космологическая константа могла измениться (и наверняка изменилась), но все же пока совершенно непонятно, как и почему произошла столь «тонкая настройка», что она уменьшилась именно на 120 порядков. Правда, если бы все случилось иначе, то сейчас просто некому было бы задаваться подобными вопросами.

Любопытно, что недавно была предложена новая модель строения темной материи, из которой следует существование совершенно поразительных объектов, возможно, составляющих значительная часть Вселенной. Так, физики-теоретики предложили гипотезу парадоксальных «темных шаров» диаметром в несколько десятков сантиметров и массой в сотни миллионов тонн, которые могут располагаться в сердцевине звезд. Такие очень странные космические объекты могли бы возникнуть в первые секунды Большого взрыва. Ведь согласно сценарию Большого взрыва именно в этот момент могли появиться две разновидности вакуума, в равной степени способные вмещать материю. Области пространства, соответствующие вакуумам различного типа, оказались разделены особыми доменными стенками, которые затем «свернулись», захватив некоторое количество протонов и нейтронов. Из них при сжатии «шаров» образовывались легкие ядра, которые, в свою очередь, вступали в реакции термоядерного синтеза. За счет выделившейся энергии некоторые ядра смогли покинуть «альтернативный вакуум» и стать привычным нам веществом (физики называют его «барионной материей»).

Физики считают, что часть «темных шаров» до сих пор находится внутри звезд. Подобные артефакты Большого взрыва, по идее, могли бы обмениваться с ними веществом и энергией, но их совместное существование может закончиться взрывом сверхновой. Кроме того, изолированные шары вне звезд также неустойчивы и могут стать причиной рентгеновского и гамма-излучения, источники которого астрономы не в состоянии найти, предлагая при этом совершенно фантастические гипотезы, вплоть до взрывов торпед инопланетян, ведущих звездные войны.

Недавно физики открыли для астрономов факт, значение которого для сценариев будущего нашего мира трудно переоценить. Речь идет о массе покоя одной из самых неуловимых частиц на свете – нейтрино. Раньше предполагалось, что эти элементарные частицы вообще не обладают массой покоя, точно так же как кванты электромагнитного излучения – фотоны. Предполагалось также, что эти частицы подобно фотонам имеют массу только потому, что всегда движутся со световой скоростью, а их масса покоя равна нулю. Но оказалось, что все же очень небольшая масса покоя у нейтрино есть.

Влияние этого факта на будущие судьбы Вселенной двояко. Если масса покоя нейтрино очень мала, скажем, в сотни тысяч раз меньше массы электрона, то тяготение, создаваемое этой частицей в масштабах Вселенной, тоже очень мало и не оказывает сегодня никакого действия на темпы расширения. Однако в отдаленном будущем плотность массы нейтрино будет падать не так быстро, как плотность масс фотонов, а так же, как плотность масс обычных частиц, и в электронно-позитронной плазме будет постоянная малая примесь нейтрино (и антинейтрино), имеющих массу покоя.

Если же окажется, что масса покоя нейтрино близка к предсказываемому верхнему возможному пределу (примерно 0,00005 массы электрона), то суммарная масса всех этих частиц во Вселенной получится чрезвычайно большой, а средняя плотность вещества превысит критическую (10²⁹ г/см³), и в будущем тяготение нейтрино остановит расширение Вселенной. Это может случиться гораздо раньше, чем распадется все ядерное вещество, и даже раньше, чем погаснут все звезды. Тогда в будущем Вселенную ожидает сжатие, разрушение при этом небесных тел, возникновение вновь сверхплотного сверхгорячего вещества со сверхбурными физическими процессами.