Wiemy, kiedy umrze Wszechświat – dużo wcześniej niż myśleliśmy!
Wszechświat umrze za 33 miliardy lat – taką hipotezę stawia międzynarodowy zespół badaczy, którzy analizowali wpływ ciemnej energii na przyszłość kosmosu. Ich zdaniem przyspieszona ekspansja nie potrwa wiecznie i zakończy się Wielkim Kolapsem, który może rozpocząć się już za 10 miliardów lat.
Spis treści:
- Ciemna energia może się zmieniać w czasie? Te badania wszystko komplikują
- Nowy model ciemnej energii: to aksjony mogą decydować o losie wszechświata
- Wielki Kolaps zamiast Wielkiego Wybuchu? Nowa teoria przewiduje odwrót ekspansji
Badacze nie ustają w próbach zrozumienia ciemnej energii – tajemniczej, hipotetycznej formy energii odpowiedzialnej za przyspieszanie rozszerzania się kosmosu. Szacuje się, że może ona stanowić aż 68% całkowitej zawartości energii i materii we Wszechświecie. Choć obecnie odpowiada za jego ekspansję, eksperci nie wykluczają, że w przyszłości ten proces się odwróci i przestrzeń zacznie się kurczyć.
Ciemna energia może się zmieniać w czasie? Te badania wszystko komplikują
W ciągu ostatniego roku szeroko zakrojone przeglądy różnych rodzajów galaktyk, realizowane w ramach projektu Dark Energy Survey (DES) oraz z wykorzystaniem spektrografu DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), zasugerowały, że ciemna energia może zmieniać się w czasie. Jeśli te obserwacje się potwierdzą, oznaczałoby to odejście od najprostszego modelu – tzw. stałej kosmologicznej – jako obowiązującego wyjaśnienia.
Taki przełom otworzyłby drogę do nowych, teoretycznych koncepcji i radykalnych interpretacji natury wszechświata. Zagadnieniem tym zajęła się międzynarodowa grupa naukowców pod kierownictwem dr. Hoanga Nhana Luu współpracującego z Uniwersytetem Kraju Basków w Bilbao. Praca badaczy, opublikowana w serwisie preprintów Arxiv (czyli przed recenzją naukową), prezentuje złożony model ciemnej energii, dopuszczający jej nietypowe, zmienne zachowanie.
Nowy model ciemnej energii: to aksjony mogą decydować o losie Wszechświata
W zaproponowanym modelu ciemna energia składa się z dwóch elementów. Pierwszym są aksjony – hipotetyczne, ultralekkie cząstki, które niemal nie oddziałują z materią. Miałoby ich być tak dużo, że przenikają cały kosmos, a ich średnia energia odpowiada za trwającą obecnie fazę przyspieszonej ekspansji.
Drugim składnikiem jest tzw. stała kosmologiczna – wartość wprowadzona do równań ogólnej teorii względności Einsteina, tradycyjnie uznawana za jedną z możliwych interpretacji ciemnej energii. W tym ujęciu jednak jej wartość jest niższa, ponieważ część obserwowanego efektu przyspieszenia przypisuje się aksjonom.
Zespół naukowców wykazał, że dane z nowych przeglądów są najbardziej zgodne z modelem, w którym aksony oddziałują z ujemną stałą kosmologiczną. Oznacza to, że obecna faza rozszerzania się wszechświata ma charakter przejściowy i jest napędzana głównie przez pole aksjonowe. W miarę jak aksjony będą się rozpraszać i tracić na sile, dominującą rolę zacznie odgrywać ujemna wartość stałej kosmologicznej.
Warto przypomnieć, że stała kosmologiczna opisuje właściwości samej przestrzeni – niezależnie od obecności materii – i może działać jak forma energii wpływająca na jej rozciąganie lub ściskanie. Gdy ma wartość dodatnią, prowadzi do przyspieszonej ekspansji Wszechświata. Natomiast w przypadku wartości ujemnej, działa jak siła ściągająca, która może zatrzymać rozszerzanie i zapoczątkować kurczenie się kosmosu.
Wielki Kolaps zamiast Wielkiego Wybuchu? Nowa teoria przewiduje odwrót ekspansji
Jeśli ujemna stała kosmologiczna działa odwrotnie niż dodatnia, to nie tylko spowalnia ekspansję wszechświata, lecz może ostatecznie całkowicie ją zatrzymać. W takim scenariuszu przestrzeń zaczęłaby się kurczyć, zapoczątkowując fazę tzw. Wielkiego Kolapsu.
Zakończenie tego procesu stanowiłoby lustrzane odbicie Wielkiego Wybuchu: galaktyki zbliżałyby się do siebie, częściej zderzały, a Wszechświat stawałby się coraz mniejszy, gorętszy i gęstszy, aż w końcu zapadłby się do nowej osobliwości.
Teoretycy szacują, że początek tego końca może nastąpić już za około 10 miliardów lat – czyli wcześniej, niż wynosi obecny wiek kosmosu. Proces zapadania potrwałby kolejne 10 miliardów lat, a całkowity czas istnienia Wszechświata wyniósłby nieco ponad 33 miliardy lat. Choć z tego punktu widzenia Wszechświat nie osiągnął jeszcze połowy swojego „życia”, to już teraz znajduje się daleko poza połową swojej maksymalnej wielkości.
Warto jednak zaznaczyć, że to wciąż jedynie hipoteza. Wyniki uzyskane z nowych przeglądów mają charakter wstępny i mogą ulec zmianie w miarę postępu analiz. Nawet jeśli obecny model oparty na stałej kosmologicznej okaże się niewystarczający, nie oznacza to jeszcze, że nowa teoria jest poprawna. Niewątpliwie jednak wnosi ona świeżą perspektywę do naukowej debaty.
Źródło: arxiv.org
Nasza autorka
Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka
Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.