Oamenii de știință spun că universul ar putea începe să se micșoreze „semnificativ” în curând

După aproape 13,8 miliarde de ani de expansiune continuă, universul ar putea ajunge în curând să se oprească, apoi să înceapă încet să se micșoreze, potrivit unei noi cercetări publicate în revista Science. Proceedings of the National Academy of Sciences sugerează.

În noua lucrare, trei oameni de știință încearcă să modeleze o natură energie întunecată O forță misterioasă care pare să provoace extinderea mai rapidă a universului – pe baza observațiilor anterioare ale expansiunii cosmice.

În modelul de echipă, energie întunecată Nu este o forță imuabilă a naturii, ci o entitate numită Esență, care se poate dezintegra în timp.

Cercetătorii au descoperit că, deși expansiunea universului s-a accelerat de miliarde de ani, forța de respingere a energiei întunecate s-ar putea slăbi.

Conform modelului lor, accelerația universului s-ar putea termina rapid în următorii 65 de milioane de ani – apoi, în 100 de milioane de ani, universul s-ar putea opri complet și, în schimb, ar putea intra într-o eră de contracție lentă care se încheie peste miliarde de ani cu moartea – sau poate renașterea – timp și loc.

Toate acestea se pot întâmpla „remarcabil” de repede, a spus coautorul studiului Paul Steinhardt, director al Centrului Princeton pentru Științe Teoretice de la Universitatea Princeton din New Jersey.

„Atunci, ne întoarcem în timp cu 65 de milioane de ani Asteroidul Chicxulub Loviți pământul și eliminați dinozauriSteinhardt pentru Live Science. La scară cosmică, 65 de milioane de ani sunt remarcabil de scurti. „

Nimic despre asta teorie Este controversat sau neplauzibil, a declarat Gary Henshaw, profesor de fizică și astronomie la Universitatea din Columbia Britanică, care nu a fost implicat în studiu, a declarat pentru Live Science.

Cu toate acestea, deoarece modelul se bazează numai pe observațiile anterioare ale expansiunii – și pentru că natura actuală a energiei întunecate din univers este un mister – este în prezent imposibil de testat predicțiile din această lucrare. Deocamdată, ele pot rămâne doar teorii.

energia vidului

Începând cu anii 1990, oamenii de știință au recunoscut că expansiunea universului se accelerează; Distanța dintre galaxii se extinde mai repede acum decât a fost acum miliarde de ani.

Oamenii de știință au numit sursa misterioasă a acestei energii întunecate de accelerare – o entitate invizibilă care pare să funcționeze invers. gravitatiecare împinge cele mai mari obiecte din univers departe unele de altele, mai degrabă decât grupate împreună.

Deși energia întunecată reprezintă aproape 70% din energia totală a universului, proprietățile sale rămân un mister total.

teoria populară, prezentată de Albert EinsteinEste aceasta energie întunecată a constantă cosmică – O formă constantă de energie țesută într-o țesătură Timp liber. Dacă da, iar forța exercitată de energia întunecată nu se poate schimba niciodată, atunci universul trebuie să continue să se extindă (și să accelereze) pentru totdeauna.

Cu toate acestea, o teorie concurentă sugerează că energia întunecată nu trebuie să fie constantă pentru a se adapta observațiilor anterioare de expansiune cosmică.

Alternativ, energia întunecată ar putea fi ceva numit miez – un câmp dinamic care se schimbă în timp. (Steinhardt a fost unul dintre cei trei oameni de știință care au propus ideea într-o lucrare din 1998 publicată în jurnal Scrisori de revizuire fizică.)

Spre deosebire de constanta cosmologică, o esență poate fi respingătoare sau atractivă, în funcție de raportul dintre energia sa cinetică și energia potențială la un moment dat. În ultimele 14 miliarde de ani, esența a fost dezgustătoare.

În cea mai mare parte a acelei perioade, radiațiile și materia au contribuit nesemnificativ în comparație cu expansiunea universului. Acest lucru s-a schimbat acum aproximativ cinci miliarde de ani, când nucleul a devenit componenta dominantă, iar efectul repulsiei gravitaționale a accelerat expansiunea universului.

„Întrebarea pe care o punem în această lucrare este dacă această accelerare ar trebui să continue pentru totdeauna?”, a spus Steinhardt. „Și dacă nu, care sunt alternativele și când s-ar putea schimba lucrurile în curând?”

Moartea energiei întunecate

În studiul lor, Steinhardt și colegii săi, Anna Egas de la Universitatea din New York și Cosmin Andre de la Universitatea Princeton, prezic modul în care proprietățile substanței s-ar putea schimba în următoarele câteva miliarde de ani.

Pentru a face acest lucru, echipa a creat un model fizic al nucleului, care își arată punctele forte respingătoare și atractive în timp, pentru a se potrivi cu observațiile anterioare despre expansiunea universului. Odată ce modelul echipei a putut reproduce în mod fiabil istoria expansiunii universului, ei și-au extins predicțiile pentru viitor.

„Spre surprinderea lor, energia întunecată din modelul lor se poate degrada în timp”, a spus Henshaw. „Își poate slăbi puterea. Și dacă o faci într-un anumit mod, proprietatea antigravitațională a energiei întunecate dispare în cele din urmă și se transformă înapoi în ceva asemănător cu materia obișnuită”.

Conform modelului echipei, forța centrifugă a energiei întunecate în mijlocul unui declin rapid ar fi putut începe cu miliarde de ani în urmă.

În acest scenariu, expansiunea accelerată a universului încetinește deja astăzi. În curând, poate în 65 de milioane de ani, această accelerație s-ar putea opri complet – apoi, peste 100 de milioane de ani, energia întunecată ar putea deveni atractivă, ceea ce face ca întregul univers să înceapă să se micșoreze.

Cu alte cuvinte, după aproape 14 miliarde de ani de creștere, spațiul ar putea începe să se micșoreze.

„Acesta va fi un tip foarte special de contracție pe care îl numim o contracție lentă”, a spus Steinhardt. „În loc să se extindă, spațiul se micșorează foarte, foarte lent”.

La început, contracția universului va fi atât de lentă încât orice ființă umană ipotetică este încă în viață Teren Nici măcar nu ar observa schimbarea, a spus Steinhardt. Potrivit modelului echipei, universului ar fi nevoie de câteva miliarde de ani de contracție lentă pentru a ajunge la jumătate din dimensiunea sa astăzi.

sfarsitul universului?

De acolo, a spus Steinhardt, unul din două lucruri se poate întâmpla. Fie universul se micșorează până când se prăbușește pe el însuși într-o „criză” majoră, iar spațiu-timp, așa cum îl cunoaștem, se termină – sau universul se micșorează suficient pentru a reveni la o stare similară cu condițiile sale originale, și alta marea explozie – sau o „săritură” majoră – are loc, formând un nou univers din cenușa vechiului univers.

În acel al doilea scenariu (descris de Steinhardt și un alt coleg într-o lucrare din 2019 publicată în jurnal Literele de fizică B), universul urmează un model periodic de expansiune și contracție, scratch-uri și sărituri, care se prăbușește și se remodelează în mod constant.

Dacă acest lucru este adevărat, universul nostru actual poate să nu fie primul sau singurul univers, ci mai degrabă cel mai recent dintr-un lanț nesfârșit de universuri care s-au extins și s-au contractat înaintea noastră. Și totul depinde de natura schimbătoare a energiei întunecate.

Cât de rezonabile sunt toate acestea? Henshaw a spus că interpretarea nucleului făcută de noua lucrare este „o ipoteză complet rezonabilă a ceea ce este energia întunecată”.

El a adăugat că, din moment ce toate observațiile noastre privind expansiunea cosmică provin de la obiecte aflate la milioane până la miliarde de ani lumină distanță de Pământ, datele actuale pot informa oamenii de știință doar despre trecutul universului, nu despre prezentul sau viitorul acestuia.

Prin urmare, universul ar putea fi pe drumul spre o criză și nu vom avea de unde să știm până la mult timp după începerea fazei de contracție.

„Bănuiesc că se rezumă doar la cât de convingător ești de această teorie și, mai important, la cât de testabilă o găsești?” Hinshaw a fost adăugat.

Din păcate, nu există o modalitate bună de a testa dacă esența este reală sau dacă expansiunea cosmică începe să încetinească, a recunoscut Steinhardt. Pentru moment, este doar o chestiune de aliniere a teoriei cu observațiile anterioare – iar autorii fac acest lucru cu pricepere în noua lor lucrare.

Fie că un viitor de creștere nesfârșită sau de decădere rapidă așteaptă universul nostru, numai timpul va spune.

Acest articol a fost publicat inițial de Știința Vii. Citeste Articolul original este aici.