Obstaja več vprašanj, ki nas vodijo budne ponoči in se nanašajo na končno usodo celotnega kozmosa. Zvezde zasvetijo, zamenjajo jih nove, tudi izgorevajo in vse se ponavlja, dokler vesolju ne zmanjka goriva. Galaksije se bodo združile in odvrgle zadevo, prostor med skupinami in grozdišči pa se bo za vedno razširil. Temna energija povzroča, da ta širitev ni samo neusahljiva, ampak tudi pospešuje. A bo to konec? Ali bi lahko ta "velik razkorak" (ko se vse konča na neskončno oddaljeni razdalji drug od drugega) pripeljal do novega "velikega praska"? Ko se Vesolje širi dovolj hitro, da lahko raztrga atome in loči kvarke od njih … Se bo oblikovala kvark-gluonska juha?
Ogrožena je usoda vesolja, karkoli bi lahko rekel.
Kaj je na koncu za vesolje?
Če pogledate na oddaljeno naključno galaksijo v Vesolju, so velike možnosti, da boste videli, da je njen sij rdeč kot tisti od zvezd, ki svetijo v naši galaksiji. Že v dvajsetih letih prejšnjega stoletja so znanstveniki odkrili, da ta vzorec obstaja kot celota: bolj ko je galaksija od vas, tem bolj je rdeča njena svetloba. V okviru splošne relativnosti je hitro postalo jasno, da je to posledica širjenja same tkanine prostora sčasoma.
Naslednji korak je bil količinsko določiti, kako hitro se vesolje širi in kako se je ta hitrost spreminjala sčasoma. Razlog za to je bil pomemben s teoretičnega vidika v tem, da je zgodovina širitve vesolja določala, kaj je v njem. Če želite vedeti, iz česa je sestavljeno vaše vesolje, vam bo pomagalo merjenje, kako se je vesolje razširilo v kozmičnem času.
Če je vaše vesolje napolnjeno s snovjo, pričakujete, da se bo stopnja širjenja zmanjšala sorazmerno s količino razredčene snovi. Če jo napolnimo z sevanjem, se bo stopnja širjenja še bolj zmanjšala, ker sevanje samo porumeni in izgubi dodatno energijo. Vesolje s prostorsko ukrivljenostjo, kozmičnimi strunami ali energijo, ki je lastna vesolju, se bo še vedno razvijalo na drugačen način, odvisno od razmerij vseh komponent energije.
Promocijski video:
Na podlagi celotnega nabora meritev, ki smo jih lahko naredili, vključno s spremenljivimi zvezdami, galaksijami različnih tipov in lastnosti ter supernovami tipa Ia, pa tudi kozmičnim mikrovalovnim ozadjem in grozdom galaksij ter korelacijo, smo lahko natančno določili, iz česa je vesolje sestavljeno. Zlasti je sestavljen iz:
- 68% iz temne energije;
- 27% temne snovi;
- 4,9% iz navadne snovi;
- 0,09% nevtrinov;
- 0,01% sevanja.
Plus ali minus prilagoditev v višini nekaj desetin odstotka.
Naš Vesolj, v katerem prevladuje temna energija, je še posebej zanimiv, ker ta komponenta ni obstajala v Vesolju, kaj šele njegova prevlada. In vendar smo tu, 13,8 milijarde let po velikem udaru, živeli v vesolju, v katerem temna energija poganja širitev vesolja.
Obstaja toliko vprašanj v zvezi s temno energijo. Kakšna je njegova narava? Od kod prihaja? Ali je s časom konstantna ali se spreminja? Dokončnih odgovorov ni, vendar vse kaže, da je temna energija kozmološka stalnica. Z drugimi besedami, obnaša se kot nova oblika energije, ki je lastna vesolju. Ko se vesolje širi, ustvarja nov prostor, ki vsebuje enako enotno količino temne energije.
Kakorkoli že, to je naš najboljši pogled doslej. S teoretičnega vidika je več znanih načinov za ustvarjanje kozmološke konstante in zato bo ta razlaga - dokler se podatki strinjajo z njo - ostala prednostna. Toda ni razloga, da temna energija ne bi mogla biti bolj zapletena.
Lahko je nekaj, kar sčasoma izgine in postaja vse manj, čeprav le malo. To bi lahko bilo nekaj, kar spremeni znamenje v daljni prihodnosti in vodi do ponovnega ustvarjanja Vesolja v velikem stiskanju. Lahko bi bilo tudi nekaj, kar se sčasoma krepi, s časom se pospešuje in širi vesolje. Prav ta variacija vodi k scenariju Big Rip.
Ko govorimo o kateri koli komponenti energije v vesolju, govorimo o njeni enačbi stanja, ki opisuje, kako se skozi čas razvija v vesolju. Astrofiziki za to uporabljajo parameter w, kjer w = 0 ustreza materiji, w = 1/3 ustreza sevanju, w = -1 ustreza kozmološki konstanti.
Zdi se, da ima temna energija w = -1, vendar to ni natančno. Na primer, novo delo pri sodelovanju Subaru Hyper Suprime-Cam je dodalo nove omejitve enačbi stanja temne energije. Medtem ko se temna energija ujema z w = -1 precej prepričljivo, obstajajo tudi ugibanja, da bi lahko bila še bolj negativna. Če je res - če se izkaže, da je w <-1 in ni enak -1 -, je velik razmik neizogiben.
Če je Big Rip neizbežen, se nam bodo hitreje in hitreje sčasoma (zaradi temne energije) pospeševali ne le razširjajoče se Vesolje, ampak tudi oddaljeni predmeti. Toda predmeti, ki jih drži neka temeljna sila, se bodo sčasoma raztrgali s povečanjem sile temne energije.
Mnogo milijard let bo v prihodnosti naša lokalna skupina videla, kako se bodo zvezde na obrobju vrgle v vesolje, saj se bodo gravitacijsko odvezale iz naše bodoče oddaljene galaksije: Milkomed. S časom se bo vse več zvezd vrglo navzven, dokler se strukture, ki jih poznamo kot galaksije, zrušijo in postanejo zbirka milijard nepovezanih zvezd in zvezdnih trupel.
Sčasoma se bodo planeti izločili iz njihovih sončnih sistemov, saj se bo temna energija stopnjevala in potem se bodo celo sami planeti raztrgali. V zadnjih trenutkih se bodo predmeti, ki jih imajo atomske in molekularne sile, raztrgali, iz njihovih atomov se bodo raztrgali elektroni, razpadla bodo atomska jedra in ločili se bodo celo sami kvarki. In potem bodo počili.
Ali čakamo na nov Big Bang?
Če je Big Rip pravilen model razvoja Vesolja, se bo vse v Vesolju zreduciralo na najbolj temeljne sestavine, kar na nek način močno ustreza prvim stopnjam Velikega poka.
Vendar se bo ta kvark-gluonska plazma razlikovala od tiste, ki je bila med velikim praskom. Prvič, Big Bang je vroč in gost, Big Rip pa bo izjemno hladen in razpršen. Drugič, za Big Bang je značilno, da se vsa snov in energija v vesolju stisneta v majhen prostor, vendar se v Velikem razkoraku razpršita na trilijone svetlobnih let. Poleg tega Big Bang predstavlja razmeroma nizko entropijo, toda v Big Bangu bo entropija 10 (do moči 35) krat večja kot v Big Bang.
Vendar obstaja upanje.
Morda lahko temna energija, ki bo vodila do Velikega preloma, znova zažene vesolje. Če se poveča moč temne energije, je ta temna energija lastna tkanini samega prostora, kar pomeni, da je lahko povsem analogna zgodnjemu obdobju zgodovine našega Vesolja, ko se je prostor širil z ogromno hitrostjo: kozmična inflacija. Napihnjenost odpravlja vso obstoječo snov in energijo v vesolju, za seboj pa pušča samo tkanino prostora. Po obdobju inflacije se energija nekako pretvori v delce, delce in sevanje, kar vodi do velikega poka. Ta scenarij je bil že prej obravnavan in je znan kot pomlajeno vesolje.
Če je Big Rip pravi scenarij konca Vesolja, bo preprosto raztrgal vso zadevo in Vesolje bo zelo prazno, vendar z ogromno energijo, ki je lastna vesolju. Če je energije zelo veliko, je možno, da se bo porušila sama tkanina prostora - vendar je to povsem drugačen scenarij.
Ilya Khel