Большой разрыв - Big Rip

В физической космологии , то Big Rip является гипотетическим космологическая модель относительно окончательной судьбы вселенной , в которой дело о Вселенной , от звезд и галактик до атомов и субатомных частиц, и даже пространства - времени сама, постепенно растерзание расширения Вселенной в определенное время в будущем, пока расстояния между частицами не станут бесконечными. Согласно стандартной модели космологии, масштабный фактор Вселенной ускоряется и в будущую эру доминирования космологических констант будет увеличиваться экспоненциально. Однако это расширение одинаково для каждого момента времени (отсюда экспоненциальный закон - расширение локального объема такое же количество раз за один и тот же интервал времени) и характеризуется неизменной небольшой постоянной Хаббла , которую эффективно игнорируют любые связанные материальные конструкции. Напротив, в сценарии Большого разрыва постоянная Хаббла увеличивается до бесконечности за конечное время.

Возможность внезапного разрыва сингулярности возникает только для гипотетической материи ( фантомной энергии ) с неправдоподобными физическими свойствами.

Обзор

Истинность гипотезы зависит от типа темной энергии, присутствующей в нашей Вселенной . Тип, который может подтвердить эту гипотезу, - это постоянно увеличивающаяся форма темной энергии, известная как фантомная энергия . Если темная энергия во Вселенной будет неограниченно увеличиваться, она сможет преодолеть все силы, удерживающие Вселенную вместе. Ключевым значением является уравнение параметра состояния w , отношения между давлением темной энергии и ее плотностью энергии . Если -1 <  w  <0, расширение Вселенной имеет тенденцию ускоряться, но темная энергия имеет тенденцию рассеиваться со временем, и Большой разрыв не происходит. Фантомная энергия имеет w  <−1, что означает, что ее плотность увеличивается по мере расширения Вселенной.

Вселенная, в которой доминирует фантомная энергия, - это ускоряющаяся вселенная , расширяющаяся с постоянно увеличивающейся скоростью. Однако это означает, что размер наблюдаемой Вселенной и горизонт частиц постоянно сокращается - расстояние, на котором объекты удаляются со скоростью света от наблюдателя, становится все ближе, а расстояние, на которое могут распространяться взаимодействия, становится все короче. . Когда размер горизонта частиц становится меньше, чем у любой конкретной структуры, никакое взаимодействие каких-либо фундаментальных сил не может происходить между наиболее удаленными частями структуры, и структура «разрывается на части». Само течение времени остановится. Модель подразумевает, что по прошествии конечного времени произойдет окончательная сингулярность, называемая «Большой разрыв», в которой наблюдаемая Вселенная в конечном итоге достигает нулевого размера, а все расстояния расходятся до бесконечных значений.

Авторы этой гипотезы во главе с Робертом Р. Колдуэллом из Дартмутского колледжа рассчитывают время от настоящего до Большого разрыва, которое должно произойти.

где W определен выше, Н 0 является постоянной Хаббла и Ω м является настоящим значение плотности всей материи во Вселенной.

Однако наблюдения за скоростями скоплений галактик с помощью рентгеновской обсерватории Чандра, кажется, предполагают, что значение w составляет приблизительно -0,991, что означает, что Большого разрыва не произойдет.

Пример авторов

В своей статье авторы рассматривают гипотетический пример с w  = −1,5, H 0  = 70 км / с / Мпк и Ω m  = 0,3, и в этом случае Большой разрыв произойдет примерно через 22 миллиарда лет от настоящего. В этом сценарии галактики сначала будут отделены друг от друга примерно за 200 миллионов лет до Большого разлома. Примерно за 60 миллионов лет до Большого разрыва галактики начнут распадаться, поскольку гравитация станет слишком слабой, чтобы удерживать их вместе. Планетные системы, подобные Солнечной системе , станут гравитационно несвязанными примерно за три месяца до Большого разрыва, и планеты улетят в быстро расширяющуюся Вселенную. В последние минуты звезды и планеты будут разорваны на части, а теперь рассредоточенные атомы будут уничтожены примерно за 10-19 секунд до конца. В то время, когда произойдет Большой разрыв, даже само пространство-время будет разорвано на части, а масштабный коэффициент будет равен бесконечности.

Наблюдаемая вселенная

Факты указывают на то, что w очень близко к -1 в нашей Вселенной, что делает w доминирующим членом в уравнении. Чем ближе w к -1, тем ближе знаменатель к нулю и тем дальше в будущем будет Большой разрыв. Если бы w было точно равно -1, Большой разрыв не мог бы произойти, независимо от значений H 0 или Ω m .

Согласно последним доступным космологическим данным, погрешности все еще слишком велики, чтобы различать три случая: w  <-1, w  = -1 и w  > -1.

Смотрите также

  • Big Bounce  - гипотетическая космологическая модель происхождения известной Вселенной.
  • Big Crunch  - теоретический сценарий окончательной судьбы вселенной
  • Big Chill  - Сценарий будущего, предполагающий, что расширение Вселенной может продолжаться вечно или достигнет точки, в которой она начнет сжиматься.
  • Энтропия (стрела времени)
  • Распад ложного вакуума  - гипотетический вакуум, менее стабильный, чем истинный вакуум.
  • Тепловая смерть Вселенной  - Возможная «судьба» Вселенной.
  • « Последний контакт » - рассказ, описывающий, на что был бы похож Big Rip с повседневной точки зрения.

использованная литература

внешние ссылки