Большой разрыв

Разрушение галактики согласно гипотезе Большого разрыва

Большой разрыв (англ. Big Rip) — космологическая гипотеза о судьбе Вселенной, предсказывающая развал (разрыв) всей материи за конечное время. Современные наблюдения не исключают, но и не подтверждают этот сценарий.

Описание

Справедливость этой гипотезы сильно зависит от природы тёмной энергии, а именно, от параметра ${\displaystyle w}$, равного отношению давления тёмной энергии к её плотности (см. уравнение состояния). Если ${\displaystyle w}$ < −1, то Вселенная будет ускоренно расширяться, и величина масштабного фактора станет равной бесконечности за конечное время.

Если гипотеза «Большого разрыва» верна, то, по мере увеличения скорости расширения, расстояние до горизонта событий — то есть той части Вселенной, которая удаляется от наблюдателя со скоростью света — будет уменьшаться. Всё, что находится за горизонтом, недоступно наблюдению, потому что скорость света является пределом для любых взаимодействий. Объект, расположенный в центре наблюдаемой вселенной, не взаимодействует ни с чем, находящимся за горизонтом. Если размер горизонта событий становится меньше размеров какого-либо объекта, то между частями этого объекта невозможны никакие взаимодействия — ни гравитационное, ни электромагнитное, ни сильное или слабое.

Авторы этой гипотезы вычислили оставшееся время до конца существования Вселенной такой, какой мы её знаем:

${\displaystyle t_{\text{rip}}-t_{0}\approx {\frac {2}{3|1+w|H_{0}{\sqrt {1-\Omega _{\text{m}}}}}},}$

где ${\displaystyle w}$ — отношение давления тёмной энергии к её плотности, H₀ — постоянная Хаббла, Ω_m — текущее значение[1] всей материи во Вселенной.

В своей работе авторы рассмотрели следующий пример:

${\displaystyle w}$ = −1,5,

H₀ = 70 (км/с)/Мпк,

Ω_m = 0,3.

И в этом случае конец Вселенной (Большой разрыв) наступит приблизительно через 22 млрд лет[2].

• За миллиард лет до Большого разрыва распадутся скопления галактик.
• Примерно за 60 млн лет до Большого разрыва гравитация станет слишком слабой, чтобы удерживать галактики. Распадётся и наша галактика.
• За три месяца до Большого разрыва Солнечная система станет гравитационно несвязанной.
• За 30 минут до Большого разрыва разрушится Земля.
• За 10^−9 с (1 нс) до Большого разрыва разрушатся атомы.

Все эти значения, разумеется, относятся к объектам, которые будут существовать к тому времени вместо нашей галактики, Солнечной системы и Земли соответственно.

В этот момент, как и в момент Большого взрыва, перестают работать известные человеческой науке законы физики, и дальнейшую судьбу Вселенной предсказать невозможно.

На 2024 год неизвестно, обладает ли тёмная энергия такими свойствами, при которых может реализоваться этот сценарий.^[источник не указан 396 дней]

Экспериментальные данные

Различные наблюдения не подтверждают, но и не исключают возможности Большого разрыва. В разных работах получаются значения, близкие к ${\displaystyle w=-1}$ — больше или меньше этого значения, с недостаточно высокой точностью, чтобы исключить равенство ${\displaystyle w=-1}$, которое считается общепринятым для тёмной энергии[3][4][5].

См. также

• Большой взрыв
• Большой отскок
• Большое сжатие
• Большое замерзание

Примечания

1. ${\displaystyle \Omega _{m}=\rho /\rho _{cr}}$, ${\displaystyle \Omega _{k}=-(kc^{2})/(a^{2}H^{2})}$, ${\displaystyle \Omega _{\Lambda }=(8\pi G\Lambda c^{2})/\rho _{cr}}$. Из этой записи видно, что если ${\displaystyle \Omega _{m}+\Omega _{\Lambda }=1}$, то есть суммарная плотность материи и тёмной энергии равна критической, то k = 0, то есть пространство плоское, если больше, то k = 1, если меньше k= −1.
2. Caldwell, Robert R., Kamionkowski, Marc and Weinberg, Nevin N. Phantom Energy and Cosmic Doomsday (англ.) // Physical Review Letters. — 2003. — Vol. 91, iss. 7. — P. 071301. — doi:10.1103/PhysRevLett.91.071301. — Bibcode: 2003PhRvL..91g1301C. — arXiv:astro-ph/0302506. — PMID 12935004.
3. WMAP 9 Year Mission Results  (неопр.). Дата обращения: 6 июля 2020. Архивировано 1 января 2017 года.
4. Allen, S. W.; Rapetti, D. A.; Schmidt, R. W.; Ebeling, H.; Morris, R. G.; Fabian, A. C. Improved constraints on dark energy from Chandra X-ray observations of the largest relaxed galaxy clusters (англ.) // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society : journal. — Oxford University Press, 2008. — Vol. 383, no. 3. — P. 879. — doi:10.1111/j.1365-2966.2007.12610.x. — Bibcode: 2008MNRAS.383..879A. — arXiv:0706.0033.
5. Ethan Siegel. Ask Ethan: Could The Big Rip Lead To Another Big Bang? (англ.). Forbes. Дата обращения: 8 января 2023. Архивировано 8 января 2023 года.

Ссылки

• Phantom Energy and Cosmic Doomsday (англ.)  (недоступная ссылка). Robert R. Caldwell, Marc Kamionkowski, Nevin N. Weinberg.
• Разрыв Вселенной // «Астронет»
• Overbye, Dennis (2004-02-17). "From Space, A New View Of Doomsday". The New York Times.
• Devlin, Hannah (2015-07-03). "This is the way the world ends: not with a bang, but with a Big Rip". The Guardian.
• Mastin, Luke The Big Crunch, the Big Freeze and the Big Rip  (неопр.). Physics of the Universe (2009).