Pięć scenariuszy końca Wszechświata

Patrząc na nasz Wszechświat, dziś, bardzo łatwo się w radość z tego, co zobaczył. Gwiazdy na naszym niebie — tylko niewielka część, kilka tysięcy z setek miliardów od tego, co znajduje się w naszej Drodze mlecznej. Sam — tylko sama galaktyka z bilionów obecnych, w obserwowalnym Wszechświecie, która rozciąga się we wszystkich kierunkach na około 46 miliardów lat świetlnych. A wszystko zaczęło się około 13,8 mld lat temu z gorącego, gęstego, szybkiego, rozwijającego się stanu znanego jako Wielki Wybuch.

To Właśnie od Wielkiego Wybuchu otrzymujemy możliwość opisać nasz Wszechświat jako pełną materii i promieniowania i podłączyć znane prawa fizyki, które wyjaśniają, nowoczesną formę kosmosu. Ale Wszechświat będzie się rozwijać. Pojawiają się nowe gwiazdy, kosmos ewoluuje. Jaki będzie jego koniec? Zapytajmy nauki.

Jaki koniec Wszechświata

Przez Długi czas naukowcy, którzy badali strukturę i ewolucję Wszechświata, rozważali trzy możliwości, oparte na prostej fizyki ogólnej teorii względności i kontekście rozszerzania się Wszechświata. Z jednej strony, grawitacja aktywnie zbiera wszystkie razem; to przyciąganie siła kierująca materii i energii we wszystkich ich formach, obecnych we Wszechświecie. Z drugiej strony, jest prędkość początkowa rozszerzenia, który dzieli je na części.

Wielki Wybuch był strzał, po którym rozpoczęła się грандиознейшая wyścig wszech czasów: między grawitacją i ekspansji wszechświata. Kto w końcu wygra? Odpowiedź na to pytanie określi los naszego świata.

Myśleliśmy, że Wszechświat ma takie opcje:

• Wszechświat схлопнется w procesie Dużej Kompresji. Rozszerzenie rozpocznie się szybko i dużą ilość materii i promieniowania porzuci na części. Jeśli materii i energii będzie więcej niż wystarczająco, Wszechświat wzrośnie do określonego maksymalnego rozmiaru, rozszerzenia zwróci kompresja i Wszechświat ponownie схлопнется.
• Wszechświat będzie się rozszerzać wiecznie i doprowadzi do Dużej Przemrożenia. Wszystko zaczyna się tak samo, jak wyżej, ale tym razem ilości substancji i energii będzie za mało, aby przeciwstawić się ekspansji. Wszechświat będzie się rozszerzać wiecznie, ponieważ prędkość dany będzie nadal spadać, ale nigdy nie osiągnie zera.
• rozszerzanie się Wszechświata асимптотически dąży do zera. Wyobraź sobie sytuację na pograniczu między dwoma powyższymi przykładami. Jednym protonem więcej — a my схлопываемся; jeden mniej — coraz więksi w nieskończoność. W tym krytycznym przypadku Wszechświat rozszerza się wiecznie, ale z najmniejszą możliwą prędkością.

Aby dowiedzieć się, która opcja jest poprawna, trzeba było po prostu zmierzyć, z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat i jak prędkość dany zmieniała się z czasem. Reszta chodzi fizyki.

To była jedna z największych wyzwań współczesnej astrofizyki. Zmierzyć prędkość, z jaką się rozrastała, Wszechświat, i dowiedzieć się, jak zmienia się tkankę przestrzeni dzisiaj. Zmierz, jak zmieniła się prędkość rozszerzania się z czasem, i dowiedzieć się, jak tkanina przestrzeni zmieniała się w przeszłości.

Połącz te dwa elementy informacji i to, jak zmieniła się prędkość ekspansji i jaka ona była, pozwoli ci określić, z czego składa się Wszechświat i w jakich proporcjach.

O Ile nam wiadomo, opierając się na tych wymiarach, ustaliliśmy, że Wszechświat składa się za 0,01% promieniowania, 0,1% — neutrino, 4,9% — zwykła materia, 27% — ciemna materia, 68% — ciemna energia. Ten quest, który dla niektórych rozpoczął się jeszcze w 1920 roku otrzymał nieoczekiwaną odpowiedź w końcu lat 1990-tych.

Tak Więc, jeśli ciemna energia dominuje w rozszerzaniu się Wszechświata, co to znaczy dla naszego losu? Wszystko zależy od tego, jak lub jeśli ciemna energia będzie się rozwijać z czasem. Oto pięć opcji.

Ciemna energia jest stała kosmologiczna, przeważająca w rozszerzeniu. Jest to opcja domyślna, uwzględniająca nasze najlepsze dane. Podczas gdy materia staje się mniej gęsty w miarę rozszerzania się Wszechświata, rozcieńcza się w miarę rozszerzania zakresu, ciemna energia stanowi niezerową ilość energii, właściwe tkaniny samej przestrzeni. W miarę rozszerzania się Wszechświata gęstość ciemnej energii pozostaje stała, co prowadzi do tego, że rozszerzenie zawsze zachowuje dodatnią wartość.

To prowadzi do gwałtownie rozwijającej się Wszechświata i w końcu растолкает wszystko, co nie jest częścią naszej grupy lokalnej. Już 97% widzialnego Wszechświata staje się niedostępny w takich warunkach.

Ciemna energia dynamiczna i staje się silniejsze z czasem. Ciemna energia, wydaje się, że jest nową formą energii, która jest nieodłączną samego miejsca, z czego wynika, że ma stałą gęstość energii. Ale ona również może się zmieniać z czasem. Jeden z możliwych sposobów zmiany polega na tym, że stopniowo wzrasta, co prowadzi do przyspieszenia tempa ekspansji Wszechświata.

Odległe obiekty nie tylko będą usuwane od nas, ale i robić to coraz szybciej i szybciej. Co gorsza, obiekty, które są związane grawitacyjnie — jak gromad galaktyk, poszczególnych galaktyk, układów słonecznych, a nawet atomów — pewnego dnia развяжутся w wyniku wzmocnienia ciemnej energii. W ostatnich chwilach istnienia Wszechświata subatomowe cząstki i sama tkankę czasoprzestrzeni chyba eksplodują na części. Ten los — to Duża różnica — nasz drugi wariant.

Ciemna energia dynamiczna i słabnie z czasem. Jak jeszcze może się zmienić ciemna energia? Zamiast się umacniać, to może nastąpić.Oczywiście, prędkość rozszerzenia zgodne ze stałą ilością energii, należącej do samego miejsca, ale ta gęstość energii może również spadać.

Jeśli nie do zera, wszystko wróci do jednej z wyżej opisanych cech: Dużej Przemrożenia. Wszechświat będzie się rozwijać, ale bez wystarczającej ilości materii i innych form energii, które pozwolą jej na nowo схлопнуться.

Jeśli rozpad będzie ujemne, może to spowodować inne funkcje: Dużej Kompresji. Wszechświat jest wypełniona energią, właściwej przestrzeni, która nagle zmieni znaki i doprowadzi przestrzeń na ściskanie. Taka opcja też jest możliwa.

Ciemna energia przechodzi w inną formę energii, odmładzające, Świat. Jeśli ciemna energia nie rozpada się, a pozostaje na stałym poziomie lub nawet nasila się, pojawia się jeszcze jedna możliwość. Ta energia, charakterystyczne tkaniny przestrzeni, może nie zawsze pozostać w takiej formie. Zamiast tego, ona może przekształcić się w materię i promieniowanie, podobne do tego, co było, kiedy zakończyła się kosmiczna inflacja i rozpoczął się Wielki Wybuch.

Jeśli ciemna energia pozostaje stała aż do tego punktu, to stworzy bardzo, bardzo zimno i rozproszone wersji gorącego Wielkiego Wybuchu, w którym sami będą mogli tworzyć tylko neutrina i fotony. Ale jeśli moc ciemnej energii wzrośnie, może to doprowadzić do stanu, podobnego inflacji, po którym nastąpi nowy, naprawdę sizzling hot Wielki Wybuch. To najprostszy sposób, aby odmłodzić Wszechświat z określonymi parametrami.

Ciemna energia związana z zerową energią kwantowa i będzie się rozpadać, niszcząc nasz Wszechświat. Jest to najbardziej destrukcyjna możliwość ze wszystkich. Co, jeśli ciemna energia nie jest prawdziwej wielkości pustej przestrzeni w konfiguracjach z najniższej energii, a jest wynikiem symetrii występujących na wczesnych etapach Wszechświata, kiedy znaleźli się w konfiguracji z fałszywym minimum?

Jeśli tak, to musi być sposób, aby stworzyć tunel kwantowy do stanu o niższej energii, zmieniając prawa fizyki i niszcząc wszystko związane stanu (czyli cząstki) kwantowych pól dziś. Jeśli kwantowy próżnia nie jest stabilny w tym sensie, to, gdzie ten rozpad nie było wynikiem jest zniszczenie całego Wszechświata poprzez moczowego, podróżuje z prędkością światła. Jeśli taki sygnał dotrze do nas, do nas też przyjdzie koniec.

Chociaż nie wiemy, która z tych możliwości będzie wierny do naszego Wszechświata, dane po prostu wściekle głosują na korzyść pierwszego wariantu: ciemna energia naprawdę jest stała. Teraz, nasze obserwacje tego, jak rozwijała się Wszechświat — zwłaszcza dzięki kosmicznemu микроволновому tła uv i wielkoskalowej strukturze Wszechświata — nakłada poważne ograniczenia na to, jak wiele miejsca do manewru pozostaje u ciemnej energii, aby się zmienić.

I jeszcze u nas nie będzie nowej prawdy o Wszechświecie, będziemy trzymać się tego. A jeśli nie zgadzają się państwo, zapraszamy do dzielenia się w naszej