kozmos.hr
Svemir

Širenje svemira moglo bi ‘uskoro’ prestati

An artist's impression of star formation in the early universe, a few hundred million years after the Big Bang. (NASA,ESA)
objavljeno

Iako se tamna energija smatra kozmičkom konstantom, postoji i alternativni model koji ju promatra kao kvintesenciju što bi značilo da širenje svemira ima kraj.

Nove spoznaje

Naš svemir neprekidno se širi već gotovo 13.8 milijardi godina. Međutim, nova studija sugerira da bi se ovo širenje uskoro moglo zaustaviti te početi ponovno skupljati.

U novom radu tri znanstvenika pokušavaju modelirati prirodu tamne energije na temelju prošlih promatranja kozmičke ekspanzije. U modelu tima, tamna energija nije stalna sila prirode, već entitet nazvan kvintesencija, koji se može raspasti tijekom vremena.

Istraživači su otkrili da – iako se širenje svemira ubrzava milijardama godina – odbojna sila tamne energije možda slabi. Prema njihovom modelu, ubrzanje svemira moglo bi ‘brzo’ (dakako, ‘brzo’ u kozmičkom poimanju vremena, ne zemaljskom) završiti u sljedećih 65 milijuna godina.

Naime tada bi se – unutar 100 milijuna godina – svemir mogao potpuno prestati širiti, a umjesto toga mogao bi ući u eru sporog skupljanja koja završava milijardama godina od sada sa smrću — ili možda ponovnim rođenjem — vremena i prostora.

Utemeljenost nove teorije

Ništa o ovoj teoriji nije kontroverzno ili nevjerojatno – barem tako tvrdi Gary Hinshaw, profesor fizike i astronomije na Sveučilištu British Columbia, inače znanstvenik koji nije djelovao u sklopu istraživačkog tima.

Međutim, budući da model ovisi samo o prošlim promatranjima širenja – i zato što je sadašnja priroda tamne energije u svemiru takva misterija – predviđanja u ovom radu trenutno je nemoguće testirati te za sada mogu ostati samo teorije.

Tamna energija

Od 1990-ih znanstvenici su shvatili da se širenje svemira ubrzava – tj. prostor između galaksija sada se širi brže nego prije milijardi godina. Znanstvenici su tajanstveni izvor ovog ubrzanja nazvali tamnom energijom. Riječ je nevidljivom ‘entitetu’ koji djeluje suprotno gravitaciji, gurajući najmasivnije objekte svemira dalje, umjesto da ih spaja.

Iako tamna energija čini otprilike 70% ukupne mase-energije svemira, njezina svojstva ostaju potpuna misterija. Prema jednoj teoriji ona je kozmička konstanta te bi se prema tome svemir trebao nastaviti širi u nedogled.

Međutim, druga teorija sugerira da tamna energija ne mora biti konstantna kako bi se uklopila s promatranjima prošlog kozmičkog širenja. Umjesto toga tamna energija može biti nešto što se zove kvintesencija – dinamičko polje koje se mijenja tijekom vremena.

Alternativni model

Za razliku od kozmološke konstante, kvintesencija može biti ili odbojna ili privlačna, ovisno o omjeru njezine kinetičke i potencijalne energije u danom trenutku.

Dakle, prema ovoj teoriji, tijekom posljednjih 14 milijardi godina kvintesencija je bila odbojna. Međutim, veći dio tog razdoblja u usporedbi sa zračenjem i materijom neznatno je pridonio širenju svemira. To se promijenilo kada je prije 5 milijardi godina kvintesencija postala dominantna komponenta, a njezin učinak gravitacijskog odbijanja prouzročio je ubrzanje širenja svemira.

‘Smrt’ tamne energije?

Novo istraživanje – tj. model proizašao iz njega – predviđa u sljedećih nekoliko milijardi godina još jednu promjenu svojstva kvintesencije. Naime, znanstvenici predviđaju da bi tamna energija vremenom mogla ‘umrijeti’. Ako do toga dođe nestat će i antigravitacijsko svojstvo tamne energije.

Prema modelu odbojna sila tamne energije mogla bi već sada biti u procesu brzog opadanja. Drugim riječima ubrzano širenje svemira se već danas usporava. Ubrzo, možda unutar otprilike 65 milijuna godina, to bi ubrzanje moglo potpuno prestat.

Potom bi – u idućih 100 milijardi godina – moglo doći do promjene svojstva te bi kvintesencija mogla postati privlačna! To bi dakako značilo da bi se prostor – tj. svemir – počeo smanjivati (isprva sporije, a kasnije sve brže).

Kraj svemira?

Ako dođe do ‘smanjivanja’ svemira postoje dva ishoda – ili se svemir skuplja sve dok se ne uruši u sebe (donoseći kraj prostor-vremena kakvog poznajemo) ili se svemir skupi tek toliko da se vrati u stanje slično svojim izvornim uvjetima. Povratak u ‘izvorno stanje’ značio bi još jedan Veliki prasak i stvaranje ‘novog svemira’ iz pepela staroga.

Prema drugom scenariju svemir slijedi ciklički obrazac širenja i skupljanja, trzanja i odbijanja, koji se neprestano urušavaju i prepravljaju. Ako je to točno, onda naš trenutni svemir možda nije prvi ili jedini svemir, već samo najnoviji u beskonačnom nizu svemira koji su se širili i skupljali prije našeg.

Nažalost, ne postoji dobar način da se provjeri je li kvintesencija stvarna ili je kozmička ekspanzija počela usporavati. Za sada je samo pitanje usklađivanja teorije s prošlim zapažanjima — što su napravili i autori nove studije, prezentirajući model koji se slaže s dosadašnjim spoznajama. Čeka li naš svemir budućnost beskrajnog rasta ili brzog propadanja, samo će vrijeme pokazati.

Tamna tvar možda dolazi od iskonskih crnih rupa

Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram

t.me/kozmoshr

Izvori:

Cosmin Andrei, Anna Ijjas, Paul J. Steinhardt, „Rapidly descending dark energy and the end of cosmic expansion,“ Proceedings of the National Academy of Sciences 119 (2022).

Anna Ijjas, Paul J.Steinhardt, „A new kind of cyclic universe,“ Physics Letters B 795 (2019).

Brandon Specktor (2. svibnja 2022.), „The universe could stop expanding ‘remarkably soon’, study suggests,“ livescience.com (pristup 3. svibnja 2022).

ESA, „What are ‘dark matter’ and ‘dark energy’?,“ esa.int (pristup 3. svibnja 2022).

Pratite Kozmos na Google Vijestima.