Ir vairāki jautājumi, kas mūs nomodā naktī, un tie attiecas uz visa kosmosa galīgo likteni. Zvaigznes iedegas, tās tiek aizstātas ar jaunām, tās arī izdeg un viss atkārtojas, līdz Visumam beidzas degviela. Galaktikas saplūst un izstumj matēriju, un telpa starp galaktiku grupām un kopām uz visiem laikiem paplašināsies. Tumšā enerģija izraisa šo paplašināšanos ne tikai neiznīcināmu, bet arī paātrinātu. Bet vai tas būs beigas? Vai šī "lielā plaisa" (kad viss nonāk bezgalīgi tālu viens no otra) varētu izraisīt jaunu "lielu sprādzienu"? Kad Visums paplašinās pietiekami ātri, lai atdalītu atomus un atdalītu no tiem kvarkus … Vai veidosies kvarka-gluona zupa?
Uz spēles tiek likts Visuma liktenis, lai ko arī teiktu.
Kas beigās ir visumam?
Ja paskatās uz tālu, nejaušu galaktiku Visumā, pastāv lielas iespējas, ka redzēsit, ka tās mirdzums ir sarkanāks nekā zvaigznēm, kuras mirdz mūsu galaktikā. 1920. gados zinātnieki atklāja, ka šis modelis saglabājas kopumā: jo tālāk no jums atrodas galaktika, jo sarkanāka ir tā gaisma. Vispārējās relativitātes kontekstā ātri kļuva skaidrs, ka tas bija saistīts ar pašas kosmosa struktūras paplašināšanos laika gaitā.
Nākamais solis bija kvantitatīvi noteikt, cik ātri Visums paplašinājās un kā šī likme laika gaitā mainījās. Iemesls, kāpēc tas bija svarīgs no teorētiskā viedokļa, ir tas, ka Visuma paplašināšanās vēsture noteica to, kas tajā atradās. Ja vēlaties uzzināt, no kā tiek veidots jūsu Visums, tā vislielākajā mērogā jums palīdzēs izmērīt, kā Visums ir paplašinājies kosmiskajā laikā.
Ja jūsu Visums ir piepildīts ar matēriju, jūs varētu gaidīt, ka izplešanās ātrums samazināsies proporcionāli tam, cik daudz vielas ir atšķaidīts. Ja tas ir piepildīts ar radiāciju, izplešanās ātrums samazināsies vēl vairāk, jo pats starojums tiek redshifted un zaudē papildu enerģiju. Visums ar telpisko izliekumu, kosmiskajām virknēm vai enerģiju, kas raksturīga pašai kosmosam, joprojām attīstīsies atšķirīgā veidā, atkarībā no visu enerģijas komponentu attiecībām.
Reklāmas video:
Balstoties uz pilnu mērījumu komplektu, ko mēs varējām veikt, ieskaitot mainīgas zvaigznes, dažāda veida un īpašību galaktikas un Ia tipa supernovas, kā arī kosmisko mikroviļņu fonu un galaktiku klasterizāciju un korelāciju, mēs varējām precīzi noteikt, no kā visums ir izgatavots. Jo īpaši to veido:
- 68% no tumšās enerģijas;
- 27% tumšās vielas;
- 4,9% no parastās vielas;
- 0,09% neitrīno;
- 0,01% starojuma.
Plus vai mīnus korekcija dažās procenta desmitdaļās katrā gadījumā.
Mūsu Visums, kurā dominē tumšā enerģija, ir īpaši interesants, jo šis komponents Visumā neeksistēja, nemaz nerunājot par tā pārsvaru. Un tomēr mēs esam šeit, 13,8 miljardus gadu pēc Lielā sprādziena, dzīvojot Visumā, kurā tumšā enerģija virza Visuma paplašināšanos.
Ap tumšo enerģiju ir tik daudz jautājumu. Kāda ir tā būtība? No kurienes tas nāk? Vai tas ir nemainīgs vai mainās laika gaitā? Nav galīgu atbilžu, taču viss norāda, ka tumšā enerģija ir kosmoloģiska konstante. Citiem vārdiem sakot, tā uzvedas kā jauna veida enerģija, kas raksturīga pašai kosmosam. Paplašinoties Visumam, tas rada jaunu telpu, kurā ir tāds pats vienādi tumšās enerģijas daudzums.
Jebkurā gadījumā tas ir mūsu labākais skatījums līdz šim. No teorētiskā viedokļa ir zināmi vairāki veidi, kā izveidot kosmoloģisko konstanti, un tāpēc šis skaidrojums - kamēr dati tam piekritīs - paliks vēlamais. Bet nav iemesla, kāpēc tumšā enerģija nevarētu būt sarežģītāka.
Tas var būt kaut kas, kas laika gaitā iznīkst, kļūstot arvien blīvākam, kaut arī nedaudz. Tas varētu būt kaut kas, kas maina zīmi tālā nākotnē un noved pie Visuma atkārtotas izveidošanas lielā saspiedumā. Tas varētu būt arī kaut kas laika gaitā stiprāks, laika gaitā paātrinot un paplašinot Visumu. Tieši šī variācija rada Big Rip scenāriju.
Kad mēs runājam par jebkuru enerģijas sastāvdaļu Visumā, mēs runājam par tās stāvokļa vienādojumu, kas apraksta, kā tā laika gaitā attīstās Visumā. Astrofiziķi tam izmanto parametru w, kur w = 0 atbilst matērijai, w = 1/3 atbilst starojumam, w = -1 atbilst kosmoloģiskajai konstantei.
Šķiet, ka tumšajai enerģijai ir w = -1, bet tas nav precīzi. Piemēram, jauns Subaru Hyper Suprime-Cam sadarbības darbs ir pievienojis jaunus ierobežojumus valsts tumšās enerģijas vienādojumam. Kamēr tumšā enerģija diezgan pārliecinoši sakrīt ar w = -1, pastāv arī spekulācijas, ka tā varētu būt vēl negatīvāka. Ja tas tiešām ir - ja izrādās, ka w <-1 un nav vienāds ar -1, tad Lielais Rips ir neizbēgams.
Ja Lielais Rips ir nenovēršams, ne tikai paplašināmais Visums, bet arī tālu objekti laika gaitā (tumšās enerģijas dēļ) paātrināsies no mums ātrāk un ātrāk. Bet priekšmetus, kurus tur kopā kāds fundamentāls spēks, galu galā sagraus pieaugošais tumšās enerģijas spēks.
Daudzus miljardus gadu nākotnē mūsu vietējā grupa redzēs, kā zvaigznes nomalēs tiks izmestas kosmosā, jo tās tiks nesaistīti gravitācijas virzienā no mūsu nākotnes tālas galaktikas: Milkomed. Laikam ejot, arvien vairāk zvaigžņu tiks izmestas uz āru, līdz struktūras, kuras mēs zinām kā galaktikas, sabrūk un kļūst par miljardu nesaistītu zvaigžņu un zvaigžņu līķu kolekciju.
Laika gaitā planētas tiks izmestas no savām Saules sistēmām, jo pastiprināsies tumšā enerģija un tad pat pašas planētas tiks sagrautas. Pēdējos brīžos objekti, kas atrodas atomu un molekulu spēkos, tiks saplēsti, elektroni tiks atdalīti no atomiem, atomu kodoli sagrūs un pat paši kvarki tiks atdalīti. Un tad viņi pārsprāgs.
Vai mēs gaidām jaunu Lielo sprādzienu?
Ja Lielais Rips ir pareizs Visuma attīstības modelis, viss Visumā tiks reducēts līdz vissvarīgākajām sastāvdaļām, savā ziņā stingri atbilstot Pirmajam Lielā sprādziena posmam.
Tomēr šī quark-gluon plazma atšķirsies no tā, kāda tā bija Lielā sprādziena laikā. Pirmkārt, Lielais sprādziens ir karsts un blīvs, un Lielais Rips būs ārkārtīgi auksts un izkliedēts. Otrkārt, Lielo sprādzienu raksturo tas, ka visa matērija un enerģija Visumā tiek saspiesta niecīgā kosmosa tilpumā, bet Lielajā Ripā tie tiks izkliedēti triljonos gaismas gadu. Turklāt Lielais sprādziens pārstāv relatīvi zemas entropijas stāvokli, bet Lielajā sprādzienā entropija būs 10 (līdz 35 jaudu) reizes lielāka nekā Lielajā sprādzienā.
Bet ir cerība.
Varbūt tumšā enerģija, kas novedīs pie lielā Rip, var restartēt Visumu. Ja palielinās tumšās enerģijas spēks, šī tumšā enerģija ir raksturīga pašam kosmosa audumam, kas nozīmē, ka tā var būt pilnīgi analoga agrīnajam periodam mūsu Visuma vēsturē, kad kosmoss paplašinājās ar milzīgu ātrumu: kosmisko inflāciju. Inflācija izslēdz visu Visumā esošo vielu un enerģiju, atstājot tikai kosmosa audumu. Pēc inflācijas perioda enerģija kaut kādā veidā tiek pārveidota daļiņās, daļiņās un radiācijā, kas noved pie Lielā sprādziena. Šis scenārijs tika apsvērts jau iepriekš, un to sauc par atjaunotu Visumu.
Ja Lielais Rips ir patiesais Visuma beigu scenārijs, tas vienkārši saplēs visas matērijas atsevišķi un Visums būs ļoti tukšs, bet ar milzīgu enerģijas daudzumu, kas raksturīgs pašai kosmosam. Ja enerģijas ir ļoti daudz, iespējams, ka pats kosmosa audums pārplīsīs, bet tas ir pavisam cits scenārijs.
Iļja Khel