Большое сжатие

В космологии, Большое сжатие (англ. Big Crunch, также употребляется термин «Большой хлопо́к»^[1]) — один из гипотетических сценариев будущего Вселенной, в котором расширение Вселенной со временем меняется на сжатие, и Вселенная коллапсирует, в конце концов схлопываясь в сингулярность. К концу 1990-х годов по наблюдениям за далёкими сверхновыми было открыто ускоренное расширение Вселенной, из-за чего возможность будущего перехода расширения к сжатию была в целом отвергнута. Однако если имеет место гипотетическая эволюция тёмной энергии, то не исключена возможность, что ускоренное в данный момент расширение в будущем сменится сжатием.

Если Вселенная конечна в пространстве, и скорость расширения не превышает скорость убегания, то совместное гравитационное притяжение всей её материи в конце концов остановит расширение Вселенной и заставит её сжиматься. Вследствие возрастания энтропии картина сжатия будет сильно отличаться от обращённого во времени расширения. В то время как ранняя Вселенная была очень однородной, сжимающаяся Вселенная будет разбиваться на отдельные изолированные группы. В конце концов, вся материя коллапсирует в чёрные дыры, которые затем будут срастаться, создавая в результате единую чёрную дыру — сингулярность Большого сжатия.

Постоянная Хаббла определяет текущее состояние расширения Вселенной, сила гравитации зависит от плотности и давления материи во Вселенной, а их соотношение задаётся критической плотностью Вселенной. Если плотность Вселенной больше критической, то гравитационные силы остановят расширение Вселенной, и она начнёт сжиматься. Если же плотность Вселенной меньше критической, Вселенная будет продолжать расширяться, и сил гравитации будет недостаточно, чтобы остановить это расширение. Этот сценарий развития приведёт к результату, известному как «Большое замерзание», когда Вселенная остывает по мере расширения и достигает состояния энтропии^[2]. Некоторые теории говорят, что Вселенная может сжаться до состояния, с которого она началась, а затем произойдёт новый Большой Взрыв, и такие циклы сжатия-расширения будут продолжаться вечно^[3], насколько понятие «вечно» вообще применимо за пределами пространственно-временного континуума.

Различные наблюдательные данные, например, наблюдение дальних сверхновых как объектов стандартной светимости (подробнее см. Шкала расстояний в астрономии), а также тщательное изучение реликтового излучения привели к выводу, что плотность тёмной энергии во Вселенной слишком велика, а плотность материи мала, чтобы расширение Вселенной в какой-то момент сменилось сжатием — наоборот, расширение Вселенной происходит с ускорением. Таким образом, в стандартной космологической модели сценарий Большого сжатия считается исключённым^[4][5].

Однако современные наблюдения (например, эксперимент DESI) свидетельствуют, что тёмная энергия — причина ускоренного расширения Вселенной — может не быть космологической постоянной, а её плотность может эволюционировать со временем (то есть, в её уравнении состояния ${\displaystyle w\neq -1}$). Существуют различные интерпретации и теории, описывающие такую тёмную энергию^[6]. В одном из вариантов тёмная энергия двухкомпонентна: она состоит из собственно космологической постоянной и аксионной тёмной энергии. В рамках этой теории, как описано в статье 2025 года, предполагается, что ускоренное расширение Вселенной вызвано аксионной составляющей, а плотность космологической постоянной может быть отрицательной. Из-за чего ускоренное (в данный момент) расширение Вселенной может в будущем замедлиться и обратиться в сжатие^[7].

Процесс Большого сжатия стал причиной упадка цивилизации в серии французских фантастических романов Зеба Шилликота.

• Ryden B. Introduction to Cosmology. — Cambridge University Press, 2017. — 277 с. — ISBN 978-1-107-15483-4.