Номер 3, страница 217 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

3. Какие изменения внесли в эволюцию Вселенной на основе модели расширяющейся с ускорением Вселенной?

3. Какие изменения внесли в эволюцию Вселенной на основе модели расширяющейся с ускорением Вселенной?

Открытие ускоренного расширения Вселенной в 1998 году, сделанное на основе наблюдений за сверхновыми типа Ia, привело к фундаментальным изменениям в стандартной космологической модели. До этого открытия считалось, что расширение Вселенной, начавшееся с Большого взрыва, должно замедляться под действием гравитационного притяжения всей материи в ней. Модель с ускоренным расширением внесла следующие ключевые изменения:

1. Введение понятия «тёмной энергии». Для объяснения ускоренного расширения (которое действует как антигравитация) была введена новая сущность — тёмная энергия. Это гипотетическая форма энергии, обладающая отрицательным давлением и равномерно заполняющая всё пространство. Именно она является причиной того, что галактики разбегаются друг от друга со всё возрастающей скоростью.

2. Изменение состава Вселенной. Была пересмотрена структура энергетического баланса Вселенной. Согласно современной модели, известной как Лямбда-CDM ($ \Lambda CDM $), где $ \Lambda $ — космологическая постоянная, представляющая простейшую форму тёмной энергии, а CDM — холодная тёмная материя (Cold Dark Matter):

• около 68% составляет тёмная энергия;
• около 27% составляет тёмная материя (скрытая масса, не взаимодействующая электромагнитно);
• около 5% составляет обычная (барионная) материя, из которой состоят звезды, планеты и мы с вами.

3. Корректировка истории расширения Вселенной. Эволюция Вселенной теперь представляется не как процесс постоянного замедления, а как двухэтапный процесс (после начальной эпохи доминирования излучения):

• Эпоха доминирования материи: В первые примерно 9 миллиардов лет после Большого взрыва плотность материи (обычной и тёмной) была выше плотности тёмной энергии. Гравитация преобладала, и расширение Вселенной замедлялось.
• Эпоха доминирования тёмной энергии: Около 5 миллиардов лет назад, по мере расширения Вселенной, плотность материи уменьшалась. Плотность же тёмной энергии, как предполагается, остаётся постоянной. В определённый момент плотность тёмной энергии превысила плотность материи, и её отталкивающее действие стало доминировать. С этого момента расширение Вселенной перешло из фазы замедления в фазу ускорения. Мы живём именно в эту эпоху.

4. Изменение прогнозов о будущем Вселенной. Сценарии будущего Вселенной кардинально изменились. Если раньше рассматривались варианты «Большого сжатия» (Big Crunch) при достаточной плотности материи или вечного, но замедляющегося расширения, то теперь наиболее вероятными считаются:

• «Большое замерзание» (Big Freeze) или «Тепловая смерть»: Вселенная будет продолжать расширяться с ускорением вечно. Галактики удалятся друг от друга за горизонт событий, небо станет тёмным. Все звёзды со временем выгорят, и Вселенная превратится в холодное, тёмное и пустое пространство, состоящее из элементарных частиц.
• «Большой разрыв» (Big Rip): Более гипотетический сценарий, в котором ускорение будет нарастать настолько сильно, что со временем гравитационно связанные системы — от галактических скоплений до атомов — будут разорваны силой тёмной энергии.

Ответ: Модель расширяющейся с ускорением Вселенной внесла следующие изменения в представления о её эволюции: 1) введено понятие «тёмной энергии» как причины ускорения; 2) пересмотрен состав Вселенной, где теперь доминирует тёмная энергия (~68%); 3) история расширения теперь включает фазу замедления (в прошлом) и фазу ускорения (в настоящем); 4) прогноз будущего изменился со сценария «Большого сжатия» на сценарий «Большого замерзания» (Тепловой смерти) или «Большого разрыва».