Астероиды. Кометы. Метеороиды . Наша космическая судьба

Изучение древних сверхновых дало ключ к пониманию темной энергии. Основным кандидатом на ее роль стала энергия вакуума, математически эквивалентная космологической постоянной, введенной Эйнштейном в 1917 г. Поскольку великий ученый стремился создать стационарную модель Вселенной, для уравновешивания гравитационного притяжения вещества он ввел «жульнический космологический фактор». Плотность этой космологической константы составляла половину плотности вещества. Но чтобы вызвать ускорение расширения Вселенной, плотность этой константы должна быть вдвое больше плотности вещества. Откуда может взяться такая плотность энергии?
Принцип неопределенности в квантовой механике требует, чтобы вакуум был заполнен виртуальными частицами, непрерывно возникающими и исчезающими. Но когда теоретики попытались вычислить плотность энергии, связанной с квантовым вакуумом, то получили значение на 55 порядков выше необходимого. Будь плотность энергии вакуума такой большой, все вещество Вселенной сразу разлетелось бы в разные стороны и галактики не смогли бы образоваться.

Такое расхождение назвали главным затруднением теоретической физики. Но, может быть, как раз в нем заключены ее перспективы. Теоретики ожидают, что учет нового принципа симметрии покажет, что энергия квантового вакуума равна нулю. Если так, то ускорение расширения Вселенной вызвано иной причиной. Предлагается множество идей: от влияния скрытых размерностей Вселенной до энергии, связанной с новым полем, которое иногда называют квинтэссенцией («пятой сущностью»). В целом все предлагаемые гипотезы рассматривают темную энергию, плотность которой не остается постоянной и обычно уменьшается по мере расширения Вселенной (но может и возрастать). Не исключено, впрочем, что темной энергии вообще нет и нужно пересмотреть теорию гравитации Эйнштейна. Поскольку варианты моделей предполагают разный характер изменения темной энергии, меняются и значения того рубежа, когда замедление расширения сменилось его ускорением.
Если с расширением Вселенной плотность темной энергии уменьшается, этот рубеж будет в более раннее время, чем в случае роста плотности темной энергии с расширением Вселенной. Модели, основанные на новых теориях гравитации, также приводят к различным значениям времени перехода от замедления к ускорению. Последние наблюдения сверхновых согласуются с теориями, в которых плотность темной энергии остается постоянной, но не противоречат и тем моделям, в которых она слабо меняется. Отброшены были только варианты, предполагающие значительное изменение плотности темной энергии. До сих пор телескоп «Хаббл» остается единственным инструментом для поиска далеких сверхновых, рассказывающих о ранних этапах расширения Вселенной.
Но ему уже помогают несколько наземных программ, повышающих точность измерений. Министерство энергетики США и NASA готовят совместный проект - «Объединенная миссия по изучению темной энергии» (Joint Dark Energy Mission, JDEM), в котором для поиска тысяч сверх- новых типа Ia используется двухметровый широкоугольный космический телескоп. «Охотники за сверхновыми» надеются, что JDEM будет запущен в начале следующего десятилетия. Раскрыв тайну ускорения расширения Вселенной, ученые смогут прогнозировать ее судьбу.
Если плотность темной энергии остается постоянной или растет со временем, то примерно через 100 млрд. лет красное смещение почти всех галактик станет таким большим, что их уже нельзя будет увидеть. Если же плотность темной энергии уменьшается, то в будущем снова станет преобладать вещество и мы не потеряем возможность изучать Вселенную. Если плотность темной энергии непрерывно растет, то Вселенная со временем придет к «гиперускоренному» расширению, в результате чего сначала галактики, а затем звездные системы, планеты и даже атомные ядра разлетятся в разные стороны. Если же темная энергия уменьшится до отрицательных значений, Вселенная коллапсирует. Единственный способ предсказать наше космическое будущее -выяснить природу темной энергии.