A 20. század egyik legfontosabb vívmánya annak pontos meghatározása volt, hogy mekkora, hatalmas és hatalmas univerzumunk. Nagyjából két billió galaxissal, amelyek 46 milliárd fényévnyi sugarú körzetbe vannak zárva, megfigyelhető univerzumunk lehetővé teszi számunkra, hogy rekonstruáljuk kozmoszunk teljes történetét, egészen az Ősrobbanásig, és talán még valamivel korábban is. De mi lesz a jövővel? Milyen lesz az univerzum? Lesz?
Valaki azt mondja, hogy az univerzum tágulása lelassul. A Nobel-díjat azért kapták, hogy "felfedezték" az univerzum terjeszkedését. De kinek van igaza? Összeomolhat-e a világegyetem egy napon az úgynevezett Nagy Tömörítés során (az Ősrobbanáshoz fordítva)?
A jövőbeli viselkedést a múltbeli viselkedés alapján lehet legjobban megjósolni. De ahogy az emberek néha meglephetnek minket, az Univerzum is.
Az Univerzum egy adott pillanatban történő tágulási sebessége csak két tényezőtől függ: a téridőben létező teljes energiasűrűségtől és a tér görbületének mennyiségétől. Ha megértjük a gravitáció törvényeit és azt, hogy az energia különböző típusai hogyan fejlődnek az idők során, rekonstruálhatunk mindent, ami a múlt egy bizonyos pontján történt. Különböző távoli tárgyakat is megnézhetünk különböző távolságokon, és megmérhetjük, hogy a fény hogyan nyúlik ki a tér tágulása miatt. Minden galaxis, szupernóva, molekuláris gázfelhő és hasonlók - bármi, ami elnyeli vagy kibocsájtja a fényt - elmondja a kozmikus történetet arról, hogy a tér tágulása hogyan nyújtotta ki a fény születésének pillanatától a megfigyelés pillanatáig.
Sok független megfigyelés alapján arra következtethettünk, hogy miből áll maga a világegyetem. Három nagy független megfigyelési láncot készítettünk:
- A kozmikus mikrohullámú háttérben olyan hőmérséklet-ingadozások vannak, amelyek információt kódolnak a világegyetem görbületéről, a normál anyagról, a sötét anyagról, a neutrínókról és a teljes sűrűségről.
- A legnagyobb léptékű galaxisok - baronya akusztikus rezgések néven ismert - korrelációi nagyon szigorúan mérik az anyag teljes sűrűségét, a normál anyag és a sötét anyag arányát, valamint azt, hogy az expanzió sebessége hogyan változott az idő múlásával.
Promóciós videó:
„És az Univerzum legtávolabbi, izzó standard gyertyái, az Ia típusú szupernóvák, elárulják a tágulási sebességet és a sötét energiát, hogyan változtak az idők során.
Ezek a bizonyítékláncok együttvéve összefüggő képet festenek az univerzumról. Elmondják, mi van a modern univerzumban, és kozmológiát adnak nekünk, amelyben:
- az Univerzum energiájának 4,9% -át normál anyag képviseli (protonok, neutronok és elektronok);
- az Univerzum energiájának 0,1% -a hatalmas neutrínók formájában létezik (amelyek a közelmúltban anyagként, a korai időkben sugárzásként hatnak);
- az Univerzum energiájának 0,01% -a sugárzás formájában létezik (mint a fotonok);
- Az Univerzum energiájának 27% -a sötét anyag formájában létezik;
- Az energia 68% -a magában a térben rejlik: sötét energia.
Mindez egy lapos (0% -os görbületű) Univerzumot, topológiai hibák nélküli univerzumot (mágneses monopólusok, kozmikus húrok, doménfalak vagy kozmikus textúrák), egy ismert tágulási előzményekkel rendelkező univerzumot ad nekünk.
Az általános relativitáselmélet egyenletei ebben az értelemben nagyon determinisztikusak: ha tudjuk, miből áll ma az Univerzum, és a gravitációs törvényeket, pontosan tudjuk, hogy az egyes komponensek mennyire voltak fontosak az egyes időközönként a múltban. Kezdetben a sugárzás és a neutrínók domináltak. Évmilliárdokig a legfontosabb komponensek a sötét anyag és a normál anyag voltak. Az elmúlt néhány milliárd évben - és ez az idő múlásával egyre rosszabbá válik - a sötét energia vált az univerzum terjeszkedésének domináns tényezőjévé. Ez felgyorsítja az univerzumot, és ettől a pillanattól kezdve sokan már nem értik, mi történik.
Két dolgot mérhetünk meg, amikor az univerzum tágulásáról van szó: a tágulás sebessége és az a sebesség, amellyel az egyes galaxisok a mi szempontunkból perspektívába kerülnek. Összekapcsolódnak, de változatlanok maradnak. A tágulási ráta egyrészt arról beszél, hogy maga a tér szövete hogyan nyúlik meg az idők során. Mindig a távolság egységnyi sebességeként határozzák meg, általában kilométer / másodpercben (sebesség) / megaparec (távolság) megadva, ahol egy megaparszek kb.
Ha nem lenne sötét energia, akkor a tágulási sebesség az idő múlásával csökken, megközelíti a nullát, mivel az anyag és a sugárzás sűrűsége a térfogat növekedésével nullára csökken. De sötét energia esetén ez a tágulási sebesség továbbra is függ a sötét energia sűrűségétől. Ha a sötét energia például kozmológiai állandó lenne, akkor a tágulási sebesség állandó értékre simulna. De ebben az esetben a tőlünk távolodó egyes galaxisok felgyorsulnának.
Képzeljen el egy bizonyos érték tágulási sebességét: 50 km / s / Mpc. Ha a galaxis 20 Mpc távolságra van tőlünk, úgy tűnik, 1000 km / s sebességgel távolodik tőlünk. De adj neki időt, és ahogy az űr szövete kibővül, ez a galaxis végül távolabb lesz tőlünk. Idővel kétszer olyan messze lesz: 40 Mpc, és az eltávolítási sebesség 2000 km / s lesz. Több időbe telik, és tízszer lesz messzebb: 200 Mpc, és az eltávolítási sebesség 10 000 km / s. Idővel 6000 Mpc távolságra távolodik tőlünk, és 300 000 km / s sebességgel távolodik el, ami gyorsabb, mint a fény sebessége. Minél tovább telik az idő, annál gyorsabban távolodik el tőlünk a galaxis. Ezért az Univerzum "gyorsul": a tágulási sebesség csökken, de az egyes galaxisok tőlünk való elválasztásának sebessége csak növekszik.
Mindez összhangban van a legjobb méréseinkkel: a sötét energia állandó energiasűrűség, amely magában a térben rejlik. Ahogy a tér elnyúlik, a sötét energia sűrűsége állandó marad, és az Univerzum egy "nagy fagyásba" fog kerülni, amikor minden, amit a gravitáció nem köt össze (például a helyi csoportunk, a galaxis, a naprendszer), elválik egymástól. Ha a sötét energia valóban kozmológiai állandó, akkor ez a terjeszkedés a végtelenségig folytatódik, amíg az univerzum hideg és üres nem lesz.
De ha a sötét energia dinamikus - ami elméletileg lehetséges, de megfigyelhető bizonyítékok nélkül - véget érhet egy nagy szorítással vagy egy nagy hasítással. A Nagy Tömörítésben a sötét energia meggyengül, és fokozatosan megfordítja az univerzum tágulását, így az elkezd összehúzódni. Még ciklikus univerzum is létezhet, ahol a "tömörítés" új Nagy Bummot eredményez. Ha a sötét energia erősödik, akkor más sors vár ránk, amikor az összekapcsolt struktúrákat szétszakítja a fokozatosan növekvő terjeszkedési sebesség. Ma azonban minden jelzi, hogy a Nagy Fagyás vár ránk, amikor az Univerzum örökké kitágul.
A jövőbeli megfigyelőközpontok, például az ESA Euclid vagy a NASA WFIRST fő tudományos céljai között szerepel annak mérése, hogy a sötét energia kozmológiai állandó-e. És bár a vezető elmélet az állandó sötét energia mellett szól, fontos megérteni, hogy lehetnek olyan lehetőségek, amelyeket nem zárnak ki mérések és megfigyelések. Nagyjából szólva az univerzum még mindig összeomolhat, és ez lehetséges. További adatokra van szükség.
KHEL ILYA