30 юни 2022
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Вселената може да започне да се свива „забележително скоро“, твърдят учени

Само след 100 милиона години Вселената може да започне да се свива, показват нови изследвания

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 04 май 2022 в 00:01 106810
Концепция на художник от образуването на звезди в ранната Вселена, няколкостотин милиона години след Големия взрив. Кредит: NASA

След близо 13,8 милиарда години непрекъснато разширяване, Вселената скоро може да спре, след което бавно да започне да се свива, показват нови изследвания, публикувани в списание Proceedings of the National Academy of Sciences.

В новата статия трима учени се опитват да моделират природата на тъмната енергия - загадъчна сила, която изглежда кара Вселената да се разширява все по-бързо - въз основа на минали наблюдения на космическото разширение. В модела на екипа тъмната енергия не е постоянна сила на природата, а  същност (квинтесенция), която може да се разпадне с течение на времето.

Изследователите откриват, че макар разширяването на Вселената да се ускорява от милиарди години, отблъскващата сила на тъмната енергия може да отслабва. Според техния модел, ускорението на Вселената може бързо да приключи в рамките на следващите 65 милиона години - тогава, в рамките на 100 милиона години, Вселената може да спре да се разширява напълно и вместо това може да влезе в епоха на бавно свиване, което да завърши след милиарди години със смъртта - или може би с прераждането - на времето и пространството.

И всичко това може да се случи „забележително“ бързо, коментира съавторът на изследването Пол Стайнхард (Paul Steinhardt), директор на Принстънския център за теоретични науки в Принстънския университет в Ню Джърси. Той обяснява, че 65 милиона години назад във времето, когато астероидът Чиксулуб се сблъсква със Земята и елиминира динозаврите, може да ни се струва много време, но "в космически мащаб 65 милиона години са забележително малко."

Нищо в тази теория не е противоречиво или неправдоподобно, кподчертава пред Live Science Гари Хиншоу (Gary Hinshaw), професор по физика и астрономия в Университета на Британска Колумбия, който не е участвал в изследването. Въпреки това, тъй като моделът зависи само от минали наблюдения на разширяване - и тъй като сегашната природа на тъмната енергия във Вселената е такава мистерия - прогнозите в тази статия в момента са невъзможни за проверка. Засега могат да останат само като хипотеза.

Енергия на празнотата

От 90-те години на миналия век учените знаят, че разширяването на Вселената се ускорява - пространството между галактиките сега се разширява по-бързо, отколкото преди милиарди години. Учените нарекоха загадъчния източник на това ускорение тъмна енергия - невидима сила, която работи срещу гравитацията, изтласквайки масивните обекти на Вселената по-далеч, вместо да ги събира заедно.

Въпреки че тъмната енергия съставлява приблизително 70% от общата маса-енергия на Вселената, нейните свойства остават пълна мистерия. Една популярна теория, въведена от Алберт Айнщайн , е, че тъмната енергия е космологична константа - неизменна форма на енергия, която е вплетена в тъканта на пространство-времето. Ако случаят е такъв и силата, упражнявана от тъмната енергия, никога не може да се промени, тогава Вселената трябва да продължи да се разширява (и ускорява) завинаги.

Но една конкурентна теория предполага, че тъмната енергия може да не е константна, за да се съчетае с наблюденията на минало космическо разширение. По-скоро тъмната енергия може да е нещо, наречено квинтесенция - динамично поле, което се променя с времето. Пол Стайнхард е един от тримата учени, които представят идеята в статия от 1998 г. в списание Physical Review Letters.

Тази квинтесенция не е космологична константата, а може да бъде или отблъскваща, или привличаща, в зависимост от съотношението на нейната кинетична и потенциална енергия в даден момент. През последните 14 милиарда години тя е била отблъскваща. През по-голямата част от този период обаче нейният принос е незначителен в сравнение с радиацията и материята за разширяването на Вселената. Това се променя след около пет милиарда години, когато тъмната енергия става доминиращ компонент и ефектът на гравитационното отблъскване предизвиква ускорено разширяване на Вселената.

„Въпросът, който повдигаме в тази статия, е „Трябва ли това ускорение да трае вечно?““ отбелязва Стайнхард. "И ако не, какви са алтернативите и колко скоро могат да се променят нещата?"

Смъртта на тъмната енергия

В своето проучване Стайнхард и неговите колеги, Анна Иджас (Anna Ijjas) от Нюйоркския университет и Козмин Андрей (Cosmin Andrei) от Принстън, прогнозират как свойствата на тъмната енергия като квинтесенция могат да се променят през следващите няколко милиарда години. За да направи това, екипът създава физически модел на квинтесенция, показващ неговата отблъскваща и привличаща сила с течение на времето, за да съответства на минали наблюдения на разширяването на Вселената. След като моделът на екипа надеждно възпроизвежда историята на разширяването на Вселената, изследователите го разширяват, за да даде прогноза за бъдещето.

„За тяхна изненада моделът показва, че тъмната енергия може да се разпадне с времето“, разказва Хиншоу. "Нейната [на тъмната енергия] сила може да отслабне. И ако го направи по определен начин, тогава в крайна сметка антигравитационното свойство на тъмната енергия изчезва и тя преминава обратно в нещо, което прилича повече на обикновена материя."

Според модела на екипа, отблъскващата сила на тъмната енергия може да бъде в процес на бързо намаляване, което потенциално е започнало преди милиарди години.

При този сценарий ускореното разширяване на Вселената вече се забавя днес. Скоро, може би в рамките на около 65 милиона години, това ускорение може да спре напълно - тогава, в рамките на само 100 милиона години от сега, тъмната енергия може да стане привличаща, причинявайки старта на процес на свиване на цялата Вселена. С други думи, след близо 14 милиарда години растеж, космосът може да започне да се свива.

Според Стайнхард това ще бъде бавно свиване. "Вместо да се разширява, пространството ще се свива много, много бавно."

Първоначално свиването на Вселената би било толкова бавно, че всички хипотетични хора, които евентуално ще има на Земята, дори не биха забелязали промяна, обяснява Стайнхард. Според модела на екипа, ще са необходими няколко милиарда години бавно свиване, за да достигне Вселената около половината от размера, който е днес.

Краят на Вселената?

Оттам нататък може да се случи едно от двете неща, обяснява Стайнхард. Или Вселената се свива, докато не колапсира в себе си в Голям срив или колапс (Big Crunch), слагайки край на пространство-времето, каквото го познаваме - или това е цикличен процес с повтарящи се периоди на свиване и разширяване – Големият подскок (Big Bounce) - Вселената се свива достатъчно, за да се върне в състояние, подобно на първоначалните условия, и възниква друг Голям взрив, създавайки нова вселена от пепелта на старата.

В този втори сценарий (който Стайнхард и друг негов колега описват в статия от 2019 г. в списание Physics Letters B), Вселената следва цикличен модел на разширяване и свиване, смачване и отскачане, които непрекъснато се сриват и преработват. Ако това е вярно, тогава нашата сегашна вселена може да не е първата или единствената вселена, а просто най-новата от безкрайна поредица от вселени, които са се разширявали и свивали преди нашата, разказва Стайнхард. И всичко зависи от променливата природа на тъмната енергия.

Колко правдоподобно е всичко това? Хиншоу смята, че това е „съвършено разумно предположение за това какво е тъмната енергия“. Тъй като всички наши наблюдения на космическото разширяване идват от обекти, които са на милиони до милиарди светлинни години от Земята, настоящите данни могат да информират учените само за миналото на Вселената, а не за нейното настояще или бъдеще, добавя Хиншоу. Така че Вселената може да се насочи към свиване и няма как да разберем, докато не започне фазата на свиване.

„Мисля, че всъщност се свежда до това колко убедителна смятате тази теория и, което е по-важно, доколко може да се провери?“, добавя Хиншоу.

За съжаление, няма добър начин да се провери дали тъмната енергия като квинтесенция е реална или дали космическото разширяване е започнало да се забавя, признава Стайнхард. Засега това е просто въпрос на съчетаване на теорията с минали наблюдения - и авторите правят това умело в новата си статия.

Какво е бъдещето на нашата Вселена, само времето ще покаже.

Справка:

Rapidly descending dark energy and the end of cosmic expansion
Cosmin Andrei, Anna Ijjas, and Paul J. Steinhardt
Proceedings of the National Academy of Sciences, April 5, 2022 | 119 (15) e2200539119 | https://doi.org/10.1073/pnas.2200539119

A new kind of cyclic universe
Anna Ijjas, Paul J.Steinhardt
Physics Letters B, https://doi.org/10.1016/j.physletb.2019.06.056

Cosmological Imprint of an Energy Component with General Equation of State
R. R. Caldwell, Rahul Dave, and Paul J. Steinhardt
Phys. Rev. Lett. 80, 1582 – Published 23 February 1998 DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.80.1582

Източник:

The universe could stop expanding 'remarkably soon', study suggests
Brandon Specktor, Live Science.


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Космология
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.