Безкрайна ли е Вселената?

Формата на Вселената се определя от борбата между разширението и гравитацията. Бързината на разширението се измерва с константата на Хъбъл Но, а гравитацията зависи от плътността и налягането на материята (в случая налягането в познатана ни Вселена е сравнително ниско, затова плътността влияе много по-силно). Ако плътността й е по-малка от критичната плътност (пропорционална на Но²), тя ще се разширява вечно. Ако е по-голяма, тогава ще се свие в себе си.

Резултатите от мисията на WMAP и наблюденията на далечни супернови обаче подсказват, че разширението на Вселената се ускорява. Това предполага съществуването на друга форма на материята със силно отрицателно налягане (космологичната константа, или наричана още "тъмна енергия"). Ако тъмната енергия действително играе важна роля в разширението на Вселената, тогава най-вероятно тя ще продължи да се уголемява вечно.

Геометрия на Вселената

Плътността на Вселената определя и нейната геометрия. Ако тя е по-голяма от критичната, тогава геометрията на пространството е затворена, а кривината е положителна (като сфера). Това значи, че два фотона, чиито траектории са били успоредни в началото, постепенно ще се сближават, ще се кръстосат и след много време, ако Вселената все още съществува, ще се върнат в началната си точка. Ако плътността е по-малка от критичната, тогава геометрията е отворена и кривината е отрицателна (седловидна повърхност). Ако плътността е точно равна на критичната, тогава пространството е равно като лист хартия. Има пряка връзка между геометрията на Вселената и съдбата й.

Най-опростената версия на теорията на Инфлацията предсказва, че плътността на Вселената е близка до критичната, следователно тя е плоска. Това се подкрепя и от изследванията на WMAP.

Спътникът WMAP измерва основни параметри на теорията на Големия взрив, включително геометрията на пространството. Ако Вселената беше отворена, най-ярките флуктуации (или петна) във фоновото лъчение щяха да са големи около половин градус. Ако беше затворена, тези петна щяха да са 1.5 градуса. Скорошни изследвания (ок. 2001 г.) с наземни наблюдения или балони (вкл. MAT/TOCO, BOOMERanG, MAXIMA и DASI) показаха, че тези най-ярки флуктуации са с размер около един градус, което съответства на плоска Вселена. И така, беше известно с вероятност за грешка 15%, че Вселената е плоска. WMAP потвърди тези резултати и сведе грешката до 2%.

(от WMAP)

Краят

В днешно време астрономите са сравнително сигурни, че Вселената се е родила преди около 15 милиарда години от Големия взрив. От тогава насам тя непрестанно се разширява и разстяга самото пространство. Но дали някога ще умре? И как?

Има три възможни сценария за съдбата на Вселената. Ако разширяването продължи завинаги, тогава тя е обречена на Голямото замръзване, като постепенно изпълненото с мъртви звезди и черни дупки студено пространство ще опустява все повече. Ако разстягането спре и започне обратния процес на свиване, тогава тя ще се смали дотолкова, че галактиките ще се сблъскат в т. нар. Голям срив и кулминацията ще е черна дупка, невиждана в историята на Вселената. Има и едно по-мирно бъдеще. Според последния сценарий, Вселената постепенно ще забави разширението си и накрая ще се установи прецизен баланс. Космическата катастрофа ще се избегне и всичко ще е спасено, поне за известно време. В крайна сметка отново ще се случи Голямото замръзване, но след много повече време.

В най-общи линии съдбата на Вселената е в битката между гравитацията и разширението. Астрономите се опитват да изчислят големините на тези сили. Количеството гравитация, с което Вселената може да се противопостави на господстващото в момента разширение зависи от това колко материя има в пространството. Всяко тяло с маса има своя гравитация. Колкото е по-голямо това тяло, толкова е по-силна гравитацията. За да разберем каква е силата на привличането във Вселената, ние трябва да я претеглим, за да узнаем плътността й.

В астрономията плътността на Вселената се отбелязва със символа омега Ω — последната буква от гръцката азбука — "краят". Точното количество материя, необходимо да се спре плавно разширението, е известно като критична плътност (Ω=1). Ако Ω е равно на 1, тогава краят на Вселената ще е бавен и спокоен. Ако е по-малко от 1, тогава тя бързо ще достигне Голямото замръзване. По-голямо от 1 — тотален срив на всичко. Скорошни резултати показват, че Ω е поне 0.3, в което число е включена и мистериозната тъмна материя, която се спотайва невидима за нас и очаква своето развенчаване.

Освен всичко друго, оказва се трудно и да се сметне точният темп на разширение в момента. Наскоро са направили откритие, че то се ускорява под въздействието на непозната сила, наречена тъмна енергия. Докато не успеем да разбулим тези два тъмни въпроса, съдбата на Вселената ще е несигурна.

Въпреки че краят на Вселената изглежда доста мрачен, това не ни е основния проблем. След около 4 милиарда години Слънцето ни ще се уголеми дотолкова, че да погълне орбитата на Земята. По същото време най-близката ни съседна галактика Андромеда ще започне да се сблъсква с Млечния път. Животът на Земята ще трябва просто да избяга в пространството, ако ще оцелява.

(превод от ВВС)