Midagi õudselt sarnast on meie universumi tekkes, mida nimetatakse kosmiliseks inflatsiooniks, ja tumeda energia kiirendatud laienemises, mis lõppkokkuvõttes otsustab selle saatuse. See tekitab kahtlusi, et need nähtused võivad olla omavahel seotud. Sel nädalal esitas Andrew Gillett oma küsimused: kui igavese inflatsiooni teooria vastab tõele, siis kas tume energia võib olla selle ürgse seisundi juurde tagasipöördumise kuulutaja?
See pole lihtsalt võimalik. See ei eelda isegi teooria õigsust. Alustame oma vestlust Universumi sünnile eelnenud etapiga sellisel kujul, nagu see on meile teada - kosmilise inflatsiooniga.
Kui sündis universum, mida me tunneme, täis ainet ja kiirgust, oli sellel mitu üsna kummalist omadust: ruumiliselt oli see tasane, selle temperatuur oli kõikjal sama, sellel ei olnud ülikõrge energia jäänuseid ja sellel olid väga kummalised mustrid piirkondade kujul, liigne ja vähendatud tihedus. Võimalik, et Universum sündis juba nende tingimustega. Kosmilise inflatsiooni teooria on järgmine: kui universum algas eksponentsiaalse laienemise perioodiga, kus kosmosele oli omane tohutu hulk energiat, ja siis see periood lõppes, siis oleks juba kõigi nende tingimuste olemasolul tekkinud kuum Suur Pauk. Tagajärgede mõistmine võttis aega ja see võttis veelgi kauem aegateooria kinnitamiseks kosmilise mikrolaineausta kõikumiste andmetega. Kuid nüüd peetakse kosmilist inflatsiooni kõigeks esimeseks ja kõige olulisemaks Universumi ajaloos, mida võime tõenditega kinnitada.
Alaline inflatsioon on inflatsiooni tagajärg, mis põhineb omadustel, millele me harva mõtleme. Tavaliselt, kui looduses toimub üleminek, näiteks keeva veega pott, milles vesi läheb vedelast gaasilisse olekusse, algab see üleminekuprotsess erinevatest punktidest. Need punktid paisuvad ja ühinevad koos, tekitades pinnale jõudmiseks suured mullid. Kui räägime veest, siis ütleme, et see keeb. Keemisprotsessi käigus tõusevad väikesed mullid üles ja sulavad pinnale tulles suuremateks mullideks. Kuid inflatsiooniga on probleem. Piirkonnad, kus inflatsioon ei lõpe teatud ajahetkel, jätkavad eksponentsiaalset laienemist ja see ei lase aladel, kus see lõppes, „keema“minna. Seetõttu peab jälgitav Universum olema täielikult ühes mullis,kus inflatsioon on lõppenud, ja mitte arvukates koos keevates mullides.
Kuid selle spektri kaugemas otsas näeme fakti, et meie universumi laienemine ilmselt kiireneb. Parim seletus sellele, tuginedes meie kõige täpsematele mõõtmistele, on see, et kosmosele on omane väike energia komponent, mida me nimetame tumedaks energiaks. See energeetiline komponent on kõikjal olemas ja ühtlaselt olemas kõikides ruumipunktides. Ja see on äärmiselt väike. Kui teisendada see massiks vastavalt Einsteini valemile E = mc2, võrdub see universumi kuupmeetri kohta ainult ühe prootoniga. Kuid ruum pole mitte ainult tohutu, vaid ka laieneb! Aja möödudes muutub see tume energia üha olulisemaks. Aja jooksul, umbes kaheksa miljardi aasta pärast, kiirendab see universumi laienemist ja muutub seejärel universumi energia domineerivaks komponendiks.
Need kaks inflatsiooni ja kiirendatud laienemise perioodi hilisemas etapis võivad tunduda väga erinevad. Nende energiaskaalade erinevus on lihtsalt kolossaalne, see on 10–120! Kuid mõlemad perioodid esindavad kosmosele omast energiat, mõlemad põhjustavad universumi aine eksponentsiaalset laienemist. Ja aja olemasolul (sekundite murdosa inflatsiooni korral ja triljon aastat tumeaine jaoks) võtavad nad kõik, mis pole ühendatud, Universumis ühte struktuuri ja hajutavad selle laiali. Selliseid mudeleid on palju ja nende keskmes ühendavad nad kõik inflatsiooni ja tumeda energia.
Niisiis, kui suur on tõenäosus, et universum hakkab oma moodustumist ümber töötlema? Nad on suured
Reklaamvideo:
1. Kui tume energia on tõepoolest kosmoloogiline konstant, võib see olla jääkenergia inflatsiooniperioodist, kui see kõik algas. Kui jah, siis on põhjust öelda, et aja olemasolul võib see veelgi nõrgeneda, liikudes uude, palju madalama energiaga olekusse. Võib-olla annab selline üleminek tõuke suure hulga üliväikese massiga osakeste tekkele, näiteks neutriinod, teljed või millelegi veelgi eksootilisemale. Need osakesed omakorda ühendavad ja loovad oma tähtede, planeetide ja võib-olla ka inimkonna analoogid piisavalt pika aja jooksul. Kui me seda protsessi ei näe, ei tähenda see sugugi, et see on võimatu. Võib-olla on see saatus, mis ootab meie Universumit väga väga kauges tulevikus, isegi kui see võtab aastaid googole.
2. Tume energia ei pruugi olla kosmoloogiline konstant, kuid aja jooksul võib see suureneda. Kui see nii on, siis see kasvab ja kasvab, mis võib viia "suure rebenemise" stsenaariumini, kui aja jooksul kõik ühendatud struktuurid Universumis purunevad. Kuid sellises Eric Gawiseri väljatöötatud stsenaariumi korral on võimalus, et viimasel hetkel, vahetult enne ruumi lagunemist ja unustuse hõlma vajumist, muudab kosmose omane energia, mida inflatsioonistsenaariumidest ei eristata, ülemineku Suurele Paugule! Selline "taaselustatud universumi" stsenaarium ei saa mitte ainult kauges tulevikus teoks saada. Selles võib meie Universum olla palju vanem, kui tundub. Võimalik, et see on lõpmata vana.
Noh, nüüd näitavad meie tõendid, et tume energia on tõepoolest kosmoloogiline konstant. See tähendab, et stsenaarium number 2 on välistatud. Kui üleminekuks pole madalamat energiaolekut, siis võib ka võimaluse nr 1 välistada. Kuid nüüd pole meil piisavalt andmeid, et isegi üks neist tagasi lükata. Kui mul oleks võimalus panuseid teha, ütleksin, et tõenäolisem on madalama energiaseisundiga variant. Kuid ideed, et tume energia on tõesti püsiv ja eksisteerib igavesti, toetavad paremini olemasolevad andmed. Kuni me kindlalt ei tea, pole parem välistada ühtegi võimalikku võimalust. Kosmoseaparaat Euclid, NASA lainurk-infrapuna-uuringu teleskoop WFIRST ja lõpuksLSST suur sünoptiline uurimisteleskoop aitab meil pimedat energiat veelgi täpsemalt mõõta ja see annab uusi tõendeid kas esimese või teise teooria toetamiseks. Ja uued avastused teoreetilises suure energiaga füüsikas võivad meile esimese kontseptsiooni kohta rohkem rääkida. Igatahes, Andrew, vastus teie küsimusele on järgmine: tume energia võib kuulutada inflatsiooniseisundist naasmist kuuma Suure Paugu juurde, kuid see ei sõltu inflatsiooni igavesest olemusest.kuid see ei sõltu inflatsiooni igavesest olemusest.kuid see ei sõltu inflatsiooni igavesest olemusest.
Ethan Siegel
