Ещё сто лет назад большинство учёных считали, что Вселенная либо статична, либо должна замедлять расширение под действием гравитации. Логика простая — материя притягивает материю. Значит, если пространство расширяется, гравитация должна его тормозить.

Но в конце XX века выяснилось нечто неожиданное. Расширение не замедляется. Оно ускоряется.

Это один из самых странных и фундаментальных фактов современной космологии.

2. Как вообще узнали, что Вселенная расширяется

В 1920-х годах Эдвин Хаббл обнаружил, что галактики удаляются от нас, и чем дальше галактика, тем быстрее она уходит. Это стало доказательством расширения пространства.

Долгое время считалось, что со временем скорость будет уменьшаться. Ведь всё вещество во Вселенной должно притягиваться и тормозить разлёт.

Чтобы измерить замедление или ускорение, астрономы в 1990-х начали наблюдать сверхновые типа Ia — это взрывы белых карликов с почти одинаковой яркостью. Они работают как «стандартные свечи» — по их светимости можно точно определить расстояние.

Именно эти наблюдения и привели к сенсации.

3. Открытие ускорения

В 1998 году две независимые команды — Supernova Cosmology Project и High-Z Supernova Search Team — обнаружили, что далёкие сверхновые выглядят слабее, чем ожидалось. Это означало, что они находятся дальше, чем предсказывала модель замедляющегося расширения.

Вывод оказался шокирующим — расширение Вселенной ускоряется.

За это открытие в 2011 году была вручена Нобелевская премия.

4. Что толкает Вселенную?

Если гравитация притягивает, значит должно существовать нечто, что действует противоположно — как антигравитация.

Это «нечто» получило название тёмная энергия.

По современным оценкам:

• около 5 процентов Вселенной — обычная материя;
• примерно 27 процентов — тёмная материя;
• около 68 процентов — тёмная энергия.

То есть большая часть космоса — это не звёзды и не галактики, а неизвестная форма энергии, которая ускоряет расширение.

5. Космологическая постоянная

Самое простое объяснение — это космологическая постоянная, которую ещё Эйнштейн ввёл в свои уравнения.

Изначально он добавил её, чтобы сделать Вселенную статичной. После открытия расширения назвал это своей ошибкой. Но сегодня космологическая постоянная снова актуальна.

Если пустое пространство обладает собственной энергией, то эта энергия может вызывать отталкивание. И чем больше пространства — тем больше этой энергии.

А значит, по мере расширения эффект только усиливается.

6. Энергия вакуума

Квантовая физика говорит, что вакуум не пуст. В нём постоянно происходят флуктуации полей. Это означает, что даже «ничто» имеет энергию.

Проблема в том, что расчёты плотности энергии вакуума дают значение, превышающее наблюдаемое примерно в 10^120 раз. Это самый большой теоретический разрыв в истории физики.

Почему реальное значение настолько мало — до сих пор загадка.

7. Может ли это быть чем-то другим

Есть альтернативные гипотезы:

• динамическая тёмная энергия, так называемая квинтэссенция;
• модификация общей теории относительности;
• влияние дополнительных измерений;
• ошибки в интерпретации космологических данных.

Но пока все наблюдения лучше всего согласуются именно с космологической постоянной.

8. Что будет дальше

Если ускорение сохранится, Вселенная будет расширяться всё быстрее. Галактики, не связанные гравитацией с нами, исчезнут за горизонтом наблюдаемости.

Через триллионы лет останутся только локальные скопления. Потом погаснут звёзды. Наступит тепловая смерть — состояние максимальной энтропии.

Но есть и более экстремальный сценарий — так называемый Большой разрыв. Если тёмная энергия будет усиливаться, она может разорвать галактики, звёзды и даже атомы.

Пока данных в пользу такого сценария нет, но полностью исключить его нельзя.

9. Почему это важно

Ускоренное расширение говорит нам о том, что:

• мы не понимаем 95 процентов состава Вселенной;
• пустота обладает физическими свойствами;
• гравитация может быть неполной теорией.

Это не частная проблема. Это фундаментальный вызов всей физике.

10. Вывод

Вселенная расширяется ускоренно не потому, что в ней стало меньше материи. А потому, что существует нечто, доминирующее в космическом балансе.

Мы называем это тёмной энергией. Но по сути — мы не знаем, что это такое.

И, возможно, именно разгадка ускоренного расширения приведёт к следующей революции в понимании реальности.

Нетология поможет вам расти в научпопе: освойте навыки маркетинга, контента и data science (75к+ выпускников за 12 лет) —https://t-cpa.ru/3UCI7Z(Реклама. ООО Т-Партнерс, ИНН 7743369908, erid=2VtzqusQAnp)