On mitmeid küsimusi, mis hoiavad meid öösel ärkvel ja need on seotud kogu kosmose lõpliku saatusega. Tähed süttivad, need asendatakse uutega, need põlevad ka läbi ja kõik kordub, kuni Universumil saab kütus otsa. Galaktikad ühendavad ja eraldavad ainet ning galaktikate rühmade ja klastrite vaheline ruum laieneb igaveseks. Tume energia põhjustab selle laienemise mitte ainult vääramatuks, vaid ka kiirenevaks. Kuid kas see saab lõppu? Kas see "suur lõhe" (kui kõik jõuab üksteisest lõpmatus kaugusesse) võib viia uue "suure paugu" tekkeni? Kui Universum laieneb piisavalt kiiresti, et aatomid lahti rebida ja kvargid nendest eraldada … Kas moodustub kvark-glüonisupp?
Kaalul on universumi saatus, ükskõik mida öelda.
Mis on universumi lõpus laos?
Kui vaatate kaugemat juhuslikku galaktikat universumis, on suur tõenäosus, et näete, et selle kuma on punasem kui meie galaktikas helendavate tähtede sära. 1920. aastatel avastasid teadlased, et see muster püsis tervikuna: mida kaugemal galaktika teist on, seda punasem on tema valgus. Üldrelatiivsusteooria kontekstis sai kiiresti selgeks, et selle põhjuseks oli ruumi enda kanga laienemine aja jooksul.
Järgmine samm oli kvantifitseerida, kui kiiresti universum laienes ja kuidas see määr aja jooksul muutus. Põhjus, miks see teoreetiliselt oli oluline, on see, et universumi laienemise ajalugu määras kindlaks, mis selles oli. Kui soovite teada, millest teie universum koosneb, selle suurimas mõõtkavas aitab teid universumi kosmilise aja jooksul laienemise mõõtmine.
Kui teie universum on mateeriaga täidetud, võiksite eeldada, et laienemise kiirus väheneb võrdeliselt sellega, kui palju ainet lahjendatakse. Kui see on täidetud kiirgusega, langeb laienemiskiirus veelgi, kuna kiirgus ise punandub ja kaotab lisaenergiat. Ruumilisele kumerusele, kosmilistele joontele või kosmosele omase energiaga universum areneb ikkagi erineval viisil, sõltuvalt kõigi energiakomponentide suhtest.
Reklaamvideo:
Tuginedes kogu mõõtmiste komplektile, mida me suutsime teha, kaasa arvatud muutuvad tähed, erinevat tüüpi ja omadustega galaktikad ja Ia tüüpi supernoovad, samuti kosmilise mikrolaine fooni ja galaktikate rühmitused ja korrelatsioon, saime täpselt kindlaks teha, millest universum koosneb. Eelkõige koosneb see järgmisest:
- 68% tumedast energiast;
- 27% tumedat ainet;
- 4,9% tavalisest ainest;
- 0,09% neutriinoid;
- 0,01% kiirgus.
Pluss või miinus korrigeerimine mõlemal kümnendikul protsenti.
Meie Universum, kus domineerib tume energia, on eriti huvitav, kuna seda komponenti polnud Universumis olemas, rääkimata selle ülekaalust. Ja veel, me oleme siin, 13,8 miljardit aastat pärast Suurt Pauku, elades universumis, kus tume energia juhib universumi laienemist.
Tumedat energiat ümbritseb nii palju küsimusi. Mis on selle olemus? Kust see pärit on? Kas see on pidev või aja jooksul muutuv? Lõplikke vastuseid pole, kuid kõik viitavad sellele, et tume energia on kosmoloogiline konstant. Teisisõnu, see käitub nagu kosmosele iseenesest omane uus energiavorm. Universumi laienedes loob see uue ruumi, mis sisaldab sama ühtlast kogust tumedat energiat.
Igatahes on see meie seni parim vaade. Teoreetiliselt on kosmoloogilise konstandi loomiseks teada mitmeid viise ja seetõttu jääb see seletus - seni, kuni andmed sellega nõustuvad - eelistatuks. Kuid pole põhjust, miks tume energia ei saaks keerukam olla.
See võib olla midagi, mis aja jooksul erodeerub, muutudes üha tihedamaks, ehkki pisut. See võib olla asi, mis muudab märke kauges tulevikus ja viib Universumi taasloomise suures pigistuses. See võib olla ka midagi, mis aja jooksul tugevneb, kiirendab ja laiendab aja jooksul universumit. Just see variatsioon viib Big Ripi stsenaariumini.
Kui me räägime universumi mis tahes energiakomponendist, siis räägime selle olekuvõrrandist, mis kirjeldab, kuidas see universumis aja jooksul areneb. Astrofüüsikud kasutavad selleks parameetrit w, kus w = 0 vastab mateeriale, w = 1/3 vastab kiirgusele, w = -1 vastab kosmoloogilisele konstandile.
Tumedal energial näib olevat w = -1, kuid see pole täpne. Näiteks Subaru Hyper Suprime-Cam koostöö uus töö on lisanud oleku tumeda energia võrrandisse uusi piiranguid. Kuigi tume energia sobib w = -1 üsna veenvalt, on ka spekulatsioone, et see võib olla veelgi negatiivsem. Kui see tõesti nii on - kui selgub, et w <-1 ja mitte võrdne -1 -, on suur rebend vältimatu.
Kui Suur Ripp on peatselt käes, kiirenevad mitte ainult laienev Universum, vaid ka kauged objektid meist aja jooksul (tumeda energia tõttu) kiiremini ja kiiremini. Kuid objektid, mida hoiab koos mingi fundamentaalne jõud, lõhutakse lõpuks tumeda energia suureneva jõu mõjul.
Mitu miljardit aastat tulevikus näeb meie kohalik grupp, kuidas ääremaal olevad tähed kosmosesse visatakse, kuna need on meie tulevasest kaugest galaktikast: Milkomedist gravitatsiooniliselt lahti ühendatud. Aja möödudes visatakse üha enam tähti väljapoole, kuni galaktikatena tuntud struktuurid varisevad kokku ja muutuvad miljardite sõltumatute tähtede ja tähekehade kollektsiooniks.
Aja jooksul väljutatakse planeedid nende päikesesüsteemidest, kuna tume energia intensiivistub ja siis isegi planeedid ise lagunevad. Viimastel hetkedel lõhutakse aatomi ja molekulaarsete jõudude käes olevad objektid, nende aatomitest rebitakse elektronid, aatomituumad murenevad ja isegi kvargid eralduvad teineteisest. Ja siis nad lõhkevad.
Kas ootame uut suurt pauku?
Kui suur rebend on universumi arengu õige mudel, taandub kõik universumis kõige põhilisematele komponentidele, vastades mõnes mõttes tugevalt Suure paugu esimestele etappidele.
See kvark-glüooni plasma erineb aga sellest, mis ta oli Suure Paugu ajal. Esiteks on Suur pauk kuum ja tihe ning Suur rebend on äärmiselt külm ja hajus. Teiseks, Suurt Pauku iseloomustab asjaolu, et kogu Universumis olev aine ja energia on kokku surutud pisikesse ruumala, kuid Suures rebendis hajuvad nad triljonitesse valgusaastatesse. Lisaks tähistab Suur Pauk suhteliselt madala entroopia seisundit, kuid Suure Paugu korral on entroopia 10 (35-le võimsusele) korda suurem kui Suure Paugu korral.
Kuid on lootust.
Võib-olla võib tume energia, mis viib Suure Ripini, universumi taaskäivitada. Kui tumeda energia tugevus suureneb, on see tume energia omane kosmose enda kangale, mis tähendab, et see võib olla täiesti analoogne meie Universumi ajaloo varajase perioodiga, mil kosmos laienes tohutu kiirusega: kosmiline inflatsioon. Inflatsioon kõrvaldab kõik universumis eksisteerivad ained ja energia, jättes endast maha vaid kosmose. Pärast inflatsiooniperioodi muundatakse energia kuidagi osakesteks, osakesteks ja radiatsiooniks, mis viib Suure Pauguni. Seda stsenaariumi on varem kaalutud ja seda tuntakse noorendatud universumina.
Kui suur rebend on Universumi lõpu tõeline stsenaarium, siis rebib see lihtsalt kõik asjad lahku ja Universum on väga tühi, kuid kosmose enda jaoks tohutu hulga energiaga. Kui energiat on väga palju, võib lõhkeda ka ruumi väga kangas - kuid see on täiesti erinev stsenaarium.
Ilja Khel
