Det er flere spørsmål som holder oss våkne om natten, og de forholder seg til den totale skjebnen til hele kosmos. Stjerner lyser opp, de erstattes av nye, de brenner også ut, og alt gjentas til universet går tom for drivstoff. Galaxyene vil slå seg sammen og kaste ut materie, og rommet mellom grupper og klynger av galakser vil utvide seg for alltid. Mørk energi fører til at denne utvidelsen ikke bare er ubønnhørlig, men også akselererende. Men blir dette slutten? Kan dette "store gapet" (når alt havner i en uendelig langt avstand fra hverandre) føre til en ny "big bang"? Når universet ekspanderer raskt nok til å rive atomene og skille kvarkene fra dem … Vil det dannes en kvark-gluonsuppe?
Universitetets skjebne står på spill, uansett hva man kan si.
Hva er i vente for universet på slutten?
Hvis du ser på en fjern, tilfeldig galakse i universet, er sjansen stor for at du vil se at dens glød er rødere enn stjernene som gløder i galaksen vår. Tilbake på 1920-tallet oppdaget forskere at dette mønsteret vedvarte som en helhet: jo lenger vekk galaksen er fra deg, jo rødere er lyset. I sammenheng med generell relativitet ble det raskt klart at dette skyldtes utvidelsen av selve stoffets rom over tid.
Neste trinn var å kvantifisere hvor raskt universet ekspanderte og hvordan den hastigheten endret seg over tid. Årsaken til at dette var viktig, fra et teoretisk synspunkt, er at historien til utvidelsen av universet bestemte hva som var i det. Hvis du vil vite hva universet ditt er laget av, på de største skalaene, vil det å hjelpe hvordan universet har utvidet seg over kosmisk tid hjelpe deg.
Hvis universet ditt er fylt med materie, ville du forvente at ekspansjonshastigheten vil avta i forhold til hvor mye materie som er utvannet. Hvis den er fylt med stråling, vil ekspansjonshastigheten synke enda mer, fordi selve strålingen blir forskjøvet rød og mister ekstra energi. Et univers med romlig krumning, kosmiske strenger eller energi iboende i rommet, vil fremdeles utvikle seg på en annen måte, avhengig av forholdstallene til alle energikomponentene.
Salgsfremmende video:
Basert på det komplette sett med målinger som vi var i stand til å gjøre, inkludert variable stjerner, galakser av forskjellige typer og egenskaper, og type Ia-supernovaer, så vel som den kosmiske mikrobølgebakgrunnen og galakseoppsamling og korrelasjon, klarte vi å finne nøyaktig hva universet er laget av. Spesielt består den av:
- 68% fra mørk energi;
- 27% mørk materie;
- 4,9% fra vanlig materie;
- 0,09% nøytrinoer;
- 0,01% stråling.
Pluss eller minus en justering på noen tideler av en prosent i hvert tilfelle.
Universet vårt, som er dominert av mørk energi, er spesielt interessant fordi denne komponenten ikke eksisterte i universet, enn si dets overvekt. Og likevel er vi her, 13,8 milliarder år etter Big Bang, og lever i et univers der mørk energi driver utvidelsen av universet.
Det er så mange spørsmål rundt mørk energi. Hva er dens natur? Hvor kommer det fra? Er det konstant eller endrer det seg over tid? Det er ingen definitive svar, men alt tyder på at mørk energi er en kosmologisk konstant. Med andre ord oppfører det seg som en ny form for energi som ligger i selve rommet. Når universet utvider seg, skaper det et nytt rom som inneholder den samme enhetlige mengden mørk energi.
Uansett, dette er vår beste utsikt så langt. Fra et teoretisk synspunkt er det flere kjente måter å skape den kosmologiske konstanten, og derfor vil denne forklaringen - så lenge dataene er enige i det - forbli den foretrukne. Men det er ingen grunn til at mørk energi ikke kan være mer kompleks.
Det kan være noe som eroderer over tid, blir mindre og mindre tett, om enn litt. Det kan være noe som endrer tegn i fjern fremtid og fører til gjenopprettelse av universet i en stor klem. Det kan også være noe som blir sterkere over tid, akselererer og utvider universet over tid. Det er denne variasjonen som fører til Big Rip-scenariet.
Når vi snakker om en hvilken som helst komponent av energi i universet, snakker vi om dens statlige ligning, som beskriver hvordan den utvikler seg over tid i universet. Astrofysikere bruker parameteren w for dette, der w = 0 tilsvarer materie, w = 1/3 tilsvarer stråling, w = -1 tilsvarer den kosmologiske konstanten.
Mørk energi ser ut til å ha w = -1, men dette er ikke nøyaktig. For eksempel har nytt arbeid fra Subaru Hyper Suprime-Cam-samarbeidet lagt nye begrensninger for den mørke energilikningen til staten. Mens mørk energi matcher w = -1 ganske overbevisende, er det også spekulasjoner om at det kan være enda mer negativt. Hvis det virkelig er - hvis det viser seg at w <-1 og ikke lik -1 - så er Big Rip uunngåelig.
Hvis Big Rip er nært forestående, vil ikke bare det ekspanderende universet, men også fjerne objekter akselerere fra oss raskere og raskere over tid (på grunn av mørk energi). Men gjenstander som holdes sammen av en eller annen grunnleggende kraft, vil til slutt bli revet fra hverandre av den økende kraften i mørk energi.
Mange milliarder av år fremover, vil vår lokale gruppe se hvordan stjernene i utkanten vil bli kastet ut i verdensrommet, da de vil være bundet tyngdekraften fra vår fremtidige fjerne galakse: Milkomed. Etter hvert som tiden går, vil flere og flere stjerner bli kastet utover til strukturene vi kjenner som galakser kollapser og blir en samling av milliarder av ubeslektede stjerner og stjernekropper.
Over tid vil planetene bli kastet ut av solsystemene sine da mørk energi vil intensivere og da til og med planetene i seg selv blir revet fra hverandre. I de aller siste øyeblikk vil gjenstander som holdes av atom- og molekylkrefter bli revet fra hverandre, elektroner blir revet fra atomene deres, atomkjerner smuldrer, og til og med selve kvarkene vil bli separert. Og så vil de sprekke.
Venter vi på en ny Big Bang?
Hvis Big Rip er en riktig modell for utviklingen av universet, vil alt i universet bli redusert til de mest grunnleggende komponentene, på noen måter sterkt tilsvarer de første stadiene av Big Bang.
Imidlertid vil dette quark-gluon plasmaet være forskjellig fra hva det var under Big Bang. For det første er Big Bang varm og tett, og Big Rip vil være ekstremt kald og diffus. For det andre er Big Bang preget av det faktum at all materie og energi i universet blir komprimert til et lite romvolum, men i Big Rip vil de bli spredt over billioner lysår. I tillegg representerer Big Bang en tilstand med relativt lav entropi, men i Big Bang vil entropien være 10 (til makten 35) ganger mer enn i Big Bang.
Men det er håp.
Kanskje kan den mørke energien som vil føre til Big Rip starte universet på nytt. Hvis styrken til mørk energi øker, er denne mørke energien iboende i selve stoffets rom, noe som betyr at den kan være helt analog med den tidlige perioden i universets historie, da rommet ekspanderte med en enorm hastighet: kosmisk inflasjon. Inflasjon eliminerer all eksisterende materie og energi i universet og etterlater bare romets stoff. Etter en periode med inflasjon omdannes energi på en eller annen måte til partikler, antipartikler og stråling, noe som fører til Big Bang. Dette scenariet har blitt vurdert før og er kjent som et forynget univers.
Hvis Big Rip er det sanne scenariet for slutten av universet, vil det ganske enkelt rive all materie fra hverandre, og universet vil være veldig tomt, men med en enorm mengde energi som ligger i selve rommet. Hvis energien er veldig stor, er det mulig at selve romstoffet sprenger - men dette er et helt annet scenario.
Ilya Khel
