Van valami kísértetiesen hasonló mind univerzumunk eredetében, amit kozmikus inflációnak nevezünk, és a sötét energia gyorsított terjeszkedésében, amely végül eldönti sorsát. Ez felveti a gyanút, hogy ezek a jelenségek összefügghetnek egymással. A héten Andrew Gillett feltette kérdéseit, hogy vajon igaz-e az örök infláció, vajon a sötét energia előhírnöke lehet-e az ősállapotba való visszatérésnek?
Ez nem csak lehetséges. Ehhez nem is szükséges az elmélet helyessége. Kezdjük a beszélgetést az Univerzum születése előtti szakaszával abban a formában, amelyben ismerjük - kozmikus inflációval.
Amikor megszületett az általunk ismert, anyaggal és sugárzással teli Világegyetem, több meglehetősen furcsa tulajdonsággal rendelkezett: térben sík, mindenhol azonos hőmérsékletű, nem voltak ultramagas energiamaradványai, és nagyon furcsa mintái voltak olyan régiók formájában, amelyek felesleg és csökkent sűrűség. Lehetséges, hogy az Univerzum már ilyen körülmények között született. A kozmikus infláció elmélete a következő: ha az univerzum egy exponenciális tágulási periódussal kezdődik, amelyben hatalmas mennyiségű energia rejlik az űrben, és akkor ez az időszak véget ér, akkor forró Nagy Bumm következett volna be már mindezen feltételek jelenlétében. A következmények megértése eltartott egy ideig, és még tovább tartotthogy megerősítsük az elméletet a kozmikus mikrohullámú háttér ingadozásainak adataival. De most a kozmikus inflációt tekintik mindennek az elsőnek és legfontosabbnak az Univerzum történetében, amelyet bizonyítékokkal megerősíthetünk.
Az örökös infláció az olyan tulajdonságokon alapuló infláció következménye, amelyekre ritkán gondolunk. Általában, amikor a természetben van egy átmenet, mondjuk, egy edény forrásban lévő vízzel, amelyben a víz folyadékból gázállapotba kerül, ez az átmeneti folyamat különböző pontokon kezdődik. Ezek a pontok kitágulnak és összeolvadnak, és nagy buborékokat hoznak létre, mire a felszínre érnek. Amikor a vízről beszélünk, azt mondjuk, hogy forr. A forralási folyamat során a kis buborékok felemelkednek és nagyobb buborékokká egyesülnek, mire a felszínre kerülnek. De van egy probléma az inflációval. Azok a területek, ahol az infláció nem ér véget egy bizonyos időpontban, tovább exponenciálisan bővülnek, és ez nem teszi lehetővé azoknak a területeknek a forralását. Ezért az általunk megfigyelt Univerzumnak teljesen egy buborékban kell lennie,ahol az infláció véget ért, és nem számos buborékban, amelyek összeforrtak.
De ennek a spektrumnak a túlsó végén azt a tényt látjuk, hogy világegyetemünk tágulása látszólag gyorsul. A legjobb magyarázat erre a legpontosabb méréseink alapján az, hogy az energiának van egy kis része az űrben, amelyet sötét energiának hívunk. Ez az energetikai komponens mindenütt jelen van és egyenletesen van jelen a tér minden pontján. És rendkívül kicsi. Ha Einstein E = mc2 képlete szerint tömegre konvertáljuk, akkor az az Univerzum köbméterében csak egy protonnal lesz egyenlő. De a tér nem csak hatalmas, hanem bővül is! Az idő múlásával ez a sötét energia egyre fontosabbá válik. Idővel, mintegy nyolc milliárd év után felgyorsítja az univerzum tágulását, majd az univerzumban az energia domináns komponensévé válik.
Ez a két inflációs és gyorsított terjeszkedési periódus egy későbbi szakaszban nagyon eltérő lehet. Ezen energiaskálákon a különbség egyszerűen hatalmas, 10-től 120-ig terjed! De mindkét periódus a térben rejlő energiát képviseli, mindkettő az univerzum anyagának exponenciális tágulását okozza. Az idő (az infláció másodperc töredéke és a sötét anyag esetében billió év) jelenlétében mindent, ami nincs összekapcsolva, egyetlen szerkezetbe veszik az Univerzumban, és szétszórják. Sok ilyen modell létezik, és mindegyikükben egyesítik az inflációt és a sötét energiát.
Tehát mekkora az esélye annak, hogy az univerzum újrafeldolgozni kezdi a képződését? Ők nagyok
Promóciós videó:
1. Ha a sötét energia valóban kozmológiai állandó, akkor az az inflációs periódus maradék energiája lehet, amikor az egész elkezdődött. Ha igen, akkor van ok azt mondani, hogy az idő jelenlétében ez még jobban gyengülhet, új, sokkal alacsonyabb energiaállapotba kerülve. Talán egy ilyen átmenet lendületet ad nagyszámú rendkívül kis tömegű részecske, például neutrínó, axióna vagy valami még egzotikusabb dolog megjelenésének. Ezek a részecskék viszont egyesítik és létrehozzák a csillagok, bolygók és talán az emberiség saját analógjait kellően hosszú időskálán. Ha nem láthatjuk ezt a folyamatot, ez egyáltalán nem jelenti azt, hogy lehetetlen. Talán ez az a sors, amely Univerzumunkra vár a nagyon-nagyon távoli jövőben, még akkor is, ha ehhez évekig kell tartani.
2. A sötét energia nem biztos, hogy kozmológiai állandó, de idővel növekedhet. Ha ez így van, akkor növekszik és növekszik, ami a "nagy hasadás" forgatókönyvéhez vezethet, amikor az idő múlásával az Univerzum összes összekapcsolt szerkezete felszakad. De ebben a forgatókönyvben, amelyet Eric Gawiser dolgozott ki, fennáll annak a lehetősége, hogy az utolsó pillanatban, még mielőtt az űr feledésbe merülne, a tér eredendő energiája, amely nem különböztethető meg az inflációs forgatókönyvektől, áttér az ősrobbanásra! Az "újjáéledt Világegyetem" ilyen forgatókönyve nemcsak távoli jövőnkben valósulhat meg. Ebben Univerzumunk sokkal idősebb lehet, mint amilyennek látszik. Lehetséges, hogy végtelenül régi.
Nos, a rendelkezésünkre álló bizonyítékok azt mutatják, hogy a sötét energia valóban kozmológiai állandó. Ez azt jelenti, hogy a 2. forgatókönyv kizárt. Ha nincs alacsonyabb energiaállapot az átmenet számára, akkor az 1. lehetőség is kizárható. De most nincs annyi adatunk, hogy akár az egyiket is elutasítsuk. Ha lenne esélyem téteket kötni, azt mondanám, hogy az alacsonyabb energiaállapotú változat valószínűbb. De a rendelkezésre álló adatok jobban alátámasztják azt az elképzelést, hogy a sötét energia valóban állandó és örökké létezik. Amíg nem tudjuk biztosan, jobb, ha nem zárunk ki semmilyen lehetséges lehetőséget. Az Euclid űrhajó, a NASA WFIRST nagylátószögű infravörös mérőteleszkópja és végülAz LSST nagy szinoptikus kutatóteleszkóp segít még pontosabban mérni a sötét energiát, és ez új bizonyítékot nyújt az első vagy a második elmélet alátámasztására. És az elméleti nagyenergiás fizika új felfedezései többet tudhatnak meg az első koncepcióról. Akárhogy is, Andrew, a kérdésedre ez a válasz a következő: a sötét energia beharangozhatja a forró Nagy Bummba való visszatérést egy inflációs állapotból, de ez nem függ az infláció örök természetétől.de ez nem az infláció örök természetétől függ.de ez nem az infláció örök természetétől függ.
Ethan Siegel