23.11.2010

Вселенная взрывалась не раз

Заведующий кафедрой математики Оксфордского университета Роджер Пенроуз - коллега и соавтор по многим работам легендарного Стивена Хокинга - предположил, что пространство и время не появились при Большом взрыве. Согласно новой теории ученого, Вселенная циклически расширяется и сжимается вновь. Это утверждение физика входит в противоречие с известной на сегодня инфляционной теорией. Она предполагает, что в первые доли секунды после Большого взрыва 13,7 миллиарда лет назад Вселенная расширялась с очень высокой скоростью, а позже скорость расширения замедлилась. Однако в настоящее время Вселенная вновь начала ускоренно расширяться.

Вот в этой-то общепринятой теории доктор Пенроуз и усомнился. Он полагает, что она неверна. В частности, она не может объяснить, почему изначально Вселенная была очень упорядоченной, что в свою очередь позволило впоследствии сформироваться сложным объектам.

- В будущем Вселенная придет в состояние, напоминающее ее состояние в момент Большого взрыва, - объясняет доктор Пенроуз, - по контрасту с нынешней неоднородной формой, Вселенная станет гладкой и однородной. В этом состоянии станет возможен переход к новому циклу, когда Вселенная из бесконечно огромной вновь превратится в бесконечно малую. При этом степень беспорядка будет минимальной, так как черные дыры, которые уничтожают всю информацию и увеличивают степень беспорядка испарятся в ходе расширения Вселенной.

Свои выводы Пенроуз подкрепил данными о микроволновом фоновом излучении, собранными аппаратом WMAP(Wilkinson Microwave Anisotropy Probe - зонд для исследования анизотропии микроволн имени Уилкинсона), а также в ходе эксперимента BOOMERanG в Антарктике. Микроволновое фоновое, или реликтовое, излучение, сохранилось со времен Большого взрыва или чуть позже. Он обнаружил в излучении области, имеющие форму концентрических кругов, температура которых заметно ниже температуры окружающего излучения. По словам ученого, эти области остались от гравитационных волн, образовавшихся при столкновении черных дыр в предыдущие циклы. И как раз инфляционная теория не может объяснить существование этих областей, так как, согласно ее положениям, температура должна изменяться по объему космического пространства случайным образом. Новая теория, как обычно, была принята коллегами скептически. По их мнению, данные о существовании странных концентрических областей должны быть независимо подтверждены.

Практически эту же теорию выдвинули еще в 2002 году астрофизики Пол Стейнхардт из Принстонского университета и Нейл Турок из Кембриджа. В своей совместной работе они предположили, что история Вселенной состоит из бесконечно повторяющихся циклов расширения и сжатия. Каждый цикл начинается с горячего расширяющегося огненного шара. Он расширяется и остывает, образуя галактики, и вскоре после этого во Вселенной начинает доминировать энергия вакуума. С этого момента Вселенная начинает расширяться в геометрической прогрессии, удваивая свои размеры примерно каждые 10 миллиардов лет. Спустя триллионы лет этого сверхмедленного расширения Вселенная становится чрезвычайно однородной. Наконец расширение замедляется и затем сменяется сжатием. Вселенная схлопывается и сразу же восстанавливается, давая старт новому циклу. Часть энергии, выделившейся при коллапсе, идет на создание горячего огненного шара вещества. Стейнхардт и Турок доказывают, что в их сценарии не возникает проблемы начала. Вселенная всегда проходит один и тот же цикл, так что никакого начала попросту нет.

Другое мнение

У инфляционного сценария есть привлекательная альтернатива

Согласно теории Большого взрыва вся материя вокруг нас появилась из раскаленного космического огненного шара около 14 миллиардов лет назад. Но откуда появился огненный шар? Теория инфляции, согласно которой Вселенная стала ускоренно расширяться сразу после Большого взрыва, показала, что увеличивающийся огненный шар может возникнуть из крошечного зародыша вакуума. Но все равно остается вопрос: откуда взялся этот первоначальный зародыш? Что происходило до инфляции? В большинстве своем космологи не спешат браться за эту щекотливую тему. Ведь каков бы ни был ответ, всегда можно спросить: «А что было перед этим?»

- Одна из привлекательных альтернатив инфляционного сценария - это постоянное зарождение «островных вселенных», подобных нашей, в расширяющемся «море» вакуума, - полагает физик, космолог, профессор Университета Тафтс в Медфорде (США, штат Массачусетс) Александр Виленкин. - Таким образом, инфляция - это никогда не прекращающийся процесс. Он закончился в нашей собственной островной Вселенной, но будет неограниченно продолжаться в других отдаленных областях. Однако если инфляция бесконечна в будущем, то, вероятно, ей не нужно и начала в прошлом. Получается вечно расширяющаяся Вселенная без начала и конца, что исключает неразрешимые проблемы, связанные с происхождением космоса.

А в это время

«Темный поток» - след Большого взрыва?

Недавно международная группа астрономов, исследующая микроволновое реликтовое излучение Вселенной, обнаружила «темный поток». Не путать с «темной материей» и «темной энергией». Эти субстанции пока не обнаружены экспериментально, но физиками все же используются для объяснения наблюдаемых в космосе взаимодействий. Предполагается, что «темный поток» остался со времен Большого Взрыва. И его исследуют с 2001 года с помощью данных, которые передает зонд WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe - зонд для исследования анизотропии микроволн имени Уилкинсона).

При последних анализах реликтового излучения было выяснено, что температура космического пространства везде одинакова и составляет около 2,7 кельвина. А новые данные зонда WMAP показали, что в некоторых местах температура отклоняется от средней на одну десятитысячную градуса. И эти отклонения «ведут» к нескольким галактическим скоплениям. По словам исследователей, эти скопления двигаются в определенном направлении со скоростью около 800 мегапарсек. И это движение никак не связано с общим расширением Вселенной. Ученые убеждены: помогает их перемещать некая невидимая сила или поток, который они окрестили «темным» - по аналогии с темной материей и энергией. Астрономы считают, что этот поток может указывать на существование других Вселенных.

Согласно одной из гипотез, в момент Большого Взрыва было рождено множество Вселенных, которые можно представить как пузыри. Когда с момента Взрыва прошло 10-36 секунд, один из пузырей начал расширяться и, в конце концов, образовал нашу Вселенную. «Темный поток» - это след одного из соседних «пузырей».

Светлана Кузина

Источники:

1. Комсомольская правда