Există mai multe întrebări care ne țin treaz noaptea și se referă la soarta finală a întregului cosmos. Stelele se aprind, sunt înlocuite cu altele noi, se ard și ele și totul se repetă până când Universul rămâne fără combustibil. Galaxiile vor fuziona și vor expulza materia, iar spațiul dintre grupuri și grupuri de galaxii se va extinde pentru totdeauna. Energia întunecată face ca această expansiune să fie nu numai inexorabilă, ci și accelerată. Dar acesta va fi sfârșitul? Acest „gol mare” (când totul se termină la o distanță infinit de distanță unul de celălalt) ar putea duce la un nou „big bang”? Când Universul se extinde destul de repede pentru a rupe atomii și a separa quarkurile de ei … Se va forma o supă de quark-gluon?
În joc este soarta universului, orice s-ar putea spune.
Ce este în magazin pentru universul de la sfârșit?
Dacă te uiți la o galaxie îndepărtată, întâmplătoare, în univers, șansele sunt mari să vezi că strălucirea ei este mai roșie decât cea a stelelor care strălucesc în galaxia noastră. În anii 1920, oamenii de știință au descoperit că acest model a persistat în ansamblu: cu cât galaxia este mai îndepărtată de dvs., cu atât lumina este mai roșie. În contextul relativității generale, a devenit rapid clar că acest lucru s-a datorat extinderii țesăturii spațiului în timp.
Următorul pas a fost să cuantificăm cât de rapid se extinde universul și cum s-a schimbat această rată în timp. Motivul pentru care acest lucru a fost important, din punct de vedere teoretic, este acela că istoria expansiunii universului a determinat ce se află în el. Dacă doriți să știți din ce este făcut universul dvs., la cele mai mari scări ale sale, măsurarea modului în care universul s-a extins în timp cosmic vă va ajuta.
Dacă universul tău este plin de materie, te-ai aștepta ca rata de expansiune să scadă proporțional cu cantitatea de materie diluată. Dacă este plin de radiații, rata de expansiune va scădea și mai mult, deoarece radiația în sine este redshift și pierde energie suplimentară. Un univers cu curbură spațială, șiruri cosmice sau energie inerentă spațiului în sine, se va dezvolta în mod diferit, în funcție de raporturile tuturor componentelor energetice.
Video promotional:
Pe baza setului complet de măsurători pe care am reușit să le facem, inclusiv stele variabile, galaxii de diferite tipuri și proprietăți și supernovele de tip Ia, precum și fundalul microundelor cosmice și gruparea și corelarea galaxiilor, am putut identifica exact din ce este format universul. În special, acesta constă din:
- 68% din energia întunecată;
- 27% materie întunecată;
- 4,9% din materie obișnuită;
- 0,09% neutrini;
- 0,01% radiații.
Plus sau minus o ajustare de câteva zecimi de procent în fiecare caz.
Universul nostru, care este dominat de energie întunecată, este deosebit de interesant, deoarece această componentă nu a existat în Univers, și să nu mai vorbim de predominanța sa. Și totuși, suntem aici, la 13,8 miliarde de ani după Big Bang, care trăim într-un univers în care energia întunecată conduce la extinderea universului.
Există atât de multe întrebări în jurul energiei întunecate. Care este natura sa? De unde vine? Este constantă sau se schimbă în timp? Nu există răspunsuri definitive, dar totul indică faptul că energia întunecată este o constantă cosmologică. Cu alte cuvinte, se comportă ca o nouă formă de energie inerentă spațiului în sine. Pe măsură ce universul se extinde, creează un spațiu nou care conține aceeași cantitate uniformă de energie întunecată.
Oricum, aceasta este cea mai bună vedere a noastră de până acum. Din punct de vedere teoretic, există mai multe modalități cunoscute de a crea constanta cosmologică și, prin urmare, această explicație - atâta timp cât datele sunt de acord cu ea - va rămâne cea preferată. Dar nu există niciun motiv pentru care energia întunecată nu ar putea fi mai complexă.
Poate fi ceva care erodează în timp, devenind din ce în ce mai puțin dens, deși puțin. Ar putea fi ceva care schimbă semnul în viitorul îndepărtat și duce la re-crearea Universului într-o Schiță Mare. Ar putea fi și ceva care devine mai puternic în timp, accelerând și extindând universul în timp. Această variație este cea care duce la scenariul Big Rip.
Când vorbim despre orice componentă a energiei din Univers, vorbim despre ecuația ei de stat, care descrie modul în care evoluează în timp în Univers. Astrofizicienii folosesc parametrul w pentru aceasta, unde w = 0 corespunde materiei, w = 1/3 corespunde radiației, w = -1 corespunde constantei cosmologice.
Energia întunecată pare să aibă w = -1, dar acest lucru nu este exact. De exemplu, lucrările noi din colaborarea Subaru Hyper Suprime-Cam au adăugat noi constrângeri la ecuația de energie întunecată a stării. În timp ce energia întunecată se potrivește cu w = -1 destul de convingător, există, de asemenea, speculații că ar putea fi și mai negativ. Dacă într-adevăr este - dacă se dovedește că w <-1 și nu este egal cu -1 - atunci Big Rip este inevitabil.
Dacă Big Rip este iminent, nu numai Universul în expansiune, dar și obiectele îndepărtate vor accelera de la noi mai repede și mai repede în timp (din cauza energiei întunecate). Dar obiectele care sunt ținute împreună de o anumită forță fundamentală vor fi în cele din urmă sfărâmate de forța crescândă a energiei întunecate.
Mulți miliarde de ani în viitor, grupul nostru local va vedea cum stelele de la periferie vor fi aruncate în spațiu, deoarece acestea vor fi legate neplăcute gravitațional din viitoarea noastră galaxie îndepărtată: Milkomed. Pe măsură ce trece timpul, tot mai multe stele vor fi aruncate spre exterior până când structurile pe care le cunoaștem ca galaxii se vor prăbuși și vor deveni o colecție de miliarde de stele fără legătură și cadavre stelare.
În timp, planetele vor fi expulzate din sistemele lor solare, deoarece energia întunecată se va intensifica și apoi chiar planetele vor fi sfărâmate. În ultimele momente, obiectele deținute de forțele atomice și moleculare vor fi sfărâmate, electronii vor fi sfâșiați de atomii lor, nucleele atomice se vor sfărâma, și chiar quark-urile vor fi separate. Și atunci vor izbucni.
Așteptăm un Big Big Bang?
Dacă Big Rip este un model corect pentru dezvoltarea Universului, totul din Univers va fi redus la componentele cele mai fundamentale, într-un fel corespunzător puternic primelor etape ale Big Bang.
Cu toate acestea, această plasmă cu quark-gluon va fi diferită de ceea ce a fost în timpul Big Bang. În primul rând, Big Bang-ul este cald și dens, iar Big Rip va fi extrem de rece și difuz. În al doilea rând, Big Bang-ul se caracterizează prin faptul că toată materia și energia din Univers sunt comprimate într-un volum mic de spațiu, dar în Big Rip acestea vor fi dispersate pe trilioane de ani-lumină. În plus, Big Bang reprezintă o stare de entropie relativ scăzută, dar în Big Bang entropia va fi de 10 (la puterea de 35 de ori) mai mult decât în Big Bang.
Dar există speranță.
Poate că energia întunecată care va duce la Big Rip poate reporni universul. Dacă forța energiei întunecate crește, această energie întunecată este inerentă în țesătura spațiului în sine, ceea ce înseamnă că poate fi complet analogă perioadei timpurii din istoria Universului nostru, când spațiul se extinde într-un ritm extraordinar: inflația cosmică. Inflația elimină toată materia preexistentă și energia din univers, lăsând în urmă doar țesătura spațiului. După o perioadă de inflație, energia este transformată cumva în particule, antiparticule și radiații, ceea ce duce la Big Bang. Acest scenariu a fost considerat anterior și este cunoscut ca un univers întinerit.
Dacă Big Rip este un adevărat scenariu pentru sfârșitul universului, va rupe pur și simplu toată materia și universul va fi foarte gol, dar cu o cantitate imensă de energie inerentă spațiului în sine. Dacă energia este foarte mare, este posibil ca materialul de spațiu să explodeze, dar acesta este un scenariu complet diferit.
Ilya Khel
