Хаббл. Расширение Вселенной | страница 73

РИС. 1 Классические модели Фридмана.

РИС. 2 Эта схема такая же, как предыдущая, но в ней нулевое время зависит от модели. Точкой обозначена исходная модель Эйнштейна, в которой не было временного изменения.

Но во Вселенной не всегда доминировала материя. Природа Вселенной менялась за время ее существования, и сегодня известно, что ранее а = 10^>-4 во Вселенной доминировало излучение. Это была сияющая Вселенная: плотность энергии излучения была больше энергии покоя материальных частиц. В ту эпоху а α t^>-½, и мы можем нарисовать кривую a(t) для большего временного интервала (рисунок 4).

РИС. 3 Закрытая Вселенная Фридмана описывает кривую, называемую циклоидой.Такую кривую описывает точка А, расположенная на ободе колеса, которое катится без проскальзывания.

РИС. 4 Вселенная с доминирующим излучением и доминирующей материей. Представлена только критическая Вселенная. Ввиду доступности для наблюдений указано положение, соответствующее реликтовому излучению.

РИС. 5 Критическая Вселенная, в которой доминируют излучение, материя и темная энергия.

РИС. 6 Критическая Вселенная с фазами инфляции, излучения, темной материи и энергии.

Но во Вселенной будущего доминирует не материя, не излучение, а космологическая постоянная Л, или, в более общей форме, темная энергия. В этом случае в будущем Вселенная будет вести себя как Вселенная де Ситтера. Это была первая опубликованная модель Вселенной будущего. В ней

a(t) α еKt,

так что мы можем постепенно реконструировать эволюцию Вселенной (рисунок 5). Когда придет будущее, описанное де Ситтером? Можно сказать, что оно уже начинается.

Мы не будем подробно анализировать инфляционную эру, так как эти модели разрабатывались уже после смерти Хаббла, но для того чтобы дать полную картину, скажем, что в первоначальную эру расширение можно было описать с помощью экспоненциальной функции, как в предыдущей формуле. При этом мы можем описать историю расширения Вселенной, показанную на рисунке 6. Эта сложная схема с частыми качественными изменениями отражает множество исследований, проводимых в течение последнего века.

Также мы можем начертить график функции H(t). На рисунке 7 (следующая страница) мы видим, что Хаббл смог наблюдать только небольшой временной интервал, который является практически единственным доступным для наблюдения. В действительности у нас есть другой маленький интервал, при котором 7 примерно равно 1100, когда произошел выброс реликтового излучения.