Опубликованное в 1962 году американским астрономом Фрэнком Дрейком, доктором философии, одноименное уравнение Дрейка пыталось оценить количество обнаруживаемых инопланетных цивилизаций в галактике Млечный Путь. Это уравнение учитывает среднюю скорость звездообразования в галактике, долю звезд, имеющих вращающиеся вокруг них планеты, и среднее количество планет на звезду, способных поддерживать жизнь . Более того: эта формула также учитывает, какая доля этих планет может поддерживать разумные организмы и могут ли эти организмы разработать технологии, позволяющие им контактировать с другими.
Теперь исследователи из Швейцарии и Великобритании сосредоточились на одном конкретном аспекте этого уравнения, чтобы рассмотреть, как важнейший компонент нашей Вселенной влияет на звездообразование и, как следствие, на возможность существования разумной жизни. В своей статье они изучают взаимосвязь между плотностью таинственной силы во Вселенной, называемой темной энергией, и общим числом звезд, образовавшихся за всю историю Вселенной. Опубликованная в ноябре 2024 года в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , эта работа описывает новую теоретическую модель космического звездообразования, примененную к нашей Вселенной, а также к другим возможным Вселеннаям с различной плотностью темной энергии.
Иными словами, в нём рассматривается вероятность существования разумной жизни во вселенной .
Чтобы ответить на этот вопрос, команда прибегла к антропному мышлению. Эта линия рассуждений основана на идее, что мы можем вывести фундаментальные свойства Вселенной, исходя из того факта, что мы существуем. Мы очень мало знаем о Вселенной, но одно мы знаем наверняка: по крайней мере, в одном крошечном уголке она позволяет существовать человеку. Эта отправная точка направляет понимание других характеристик Вселенной.
Антропологические рассуждения могут предложить объяснения количества темной энергии во Вселенной. В конце 1980-х годов лауреат Нобелевской премии по физике Стивен Вайнберг использовал эту идею, чтобы предположить, что наблюдаемая плотность темной энергии во Вселенной свидетельствует о существовании в ней разумной жизни. Он предположил, что более высокая плотность темной энергии приведет к более быстрому расширению Вселенной, нейтрализуя гравитационное усилие по сгущению материи в галактики, что, в свою очередь, будет препятствовать звездообразованию, а следовательно, и жизни.
Темная энергия — это загадочная сила, которая, возможно, вызывает ускоренное расширение Вселенной. Хотя она явно не входит в уравнение Дрейка, темная энергия связана с формированием звезд, что является ключевым моментом формулы. Подобно тому, как жизнь на Земле не существовала бы без нашего Солнца, звезды являются необходимым условием для формирования разумной жизни. Таким образом, размышления о том, как различное количество темной энергии во Вселенной влияет на формирование звезд, могут рассказать нам и о других возможных вселенных.
«Поскольку наличие звезд является необходимым условием для возникновения жизни в том виде, в каком мы ее знаем, мы задаемся вопросом, было бы ли разумной жизни легче зародиться в нашей Вселенной или в гипотетической Вселенной с другим содержанием темной энергии», — говорит в электронном письме первый автор статьи Даниэле Сорини, доктор философии, научный сотрудник в области космологии и астрофизики в Институте вычислительной космологии Даремского университета в Великобритании.
Темная энергия озадачивает. По словам Сорини, «хотя мы можем измерить плотность темной энергии, мы на самом деле не знаем, какова она». Тем не менее, ее измерение полезно . Например, в своей статье Сорини и его команда построили график эффективности звездообразования во Вселенной в зависимости от различной плотности темной энергии. Команда обнаружила, что количество звезд, образовавшихся за всю историю Вселенной, достигает максимума, если плотность темной энергии составляет примерно одну десятую от наблюдаемого значения. Это означает, что гипотетически идеальная Вселенная для формирования жизни — поскольку формирование жизни происходит за счет образования звезд — будет иметь меньше темной энергии, чем наша Вселенная. Предполагая, что это количество пропорционально количеству образовавшихся звезд, это создало бы идеальную Вселенную для возникновения разумной жизни. В этом оптимальном сценарии 27 процентов обычной материи во Вселенной превращается в звезды, в то время как в нашей Вселенной этот показатель составляет всего 23 процента. Этот разрыв демонстрирует, что, хотя наша Вселенная близка к созданию оптимальных условий для жизни, она все еще не является самой идеальной.
Космическое звездообразование продолжает снижаться с увеличением плотности темной энергии. Гипотетически, вселенная с возрастающей плотностью темной энергии менее благоприятна для формирования разумной жизни. Аналогично, Вайнберг предположил, что очень немногие вселенные с разумной жизнью в мультивселенной будут иметь ограниченную плотность темной энергии.
Как и Вайнберг, Сорини и его соавторы размышляли о том, что может измениться, если во вселенной будет другая плотность темной энергии. Но, рассмотрев мультивселенную, в которой каждая вселенная содержит разную плотность темной энергии — наблюдаемую одним разумным наблюдателем, — команда обнаружила, что 99,5 процента таких вселенных обладают более высокой плотностью темной энергии, чем наша собственная вселенная.
«Это может показаться противоречащим тому факту, что более высокое содержание темной энергии приводит к меньшей вероятности возникновения разумной жизни», — говорит Сорини. «Но здесь нет никакого противоречия». Он объясняет, что в отдельных вселенных с более высокой плотностью темной энергии содержится меньше разумных наблюдателей, хотя таких вселенных гораздо больше. Расчеты, представленные в статье, показывают, что в совокупности эти вселенные содержат разумных наблюдателей.
Однако Сорини подчеркивает, что эта работа не ставит целью доказать существование мультивселенной или обнаружить внеземную жизнь. Скорее, это новый способ рассмотрения того, как плотность темной энергии во Вселенной может влиять на звездообразование, которое служит индикатором развития разумной жизни.
«Вопрос о том, реальна ли теория мультивселенной или нет, не является предметом нашей статьи, — говорит Сорини. — Это мысленный эксперимент, цель которого — понять, можем ли мы дать подходящее объяснение загадочному наблюдаемому значению плотности темной энергии в нашей Вселенной, основываясь на том факте, что мы существуем».