Viisi Tapaa, joilla Maailmankaikkeus Saattaa Loppua

Katse ulos Maailmankaikkeuden tänään, se on helppo olla täysin awed kaikki, että voimme löytää. Yötaivaamme tähdet ovat vain murto — osa — muutama tuhat sadoista miljardeista-Linnunradassamme olevista., Linnunradan itsessään on vain yksi yksinäinen galaxy ulos biljoonia läsnä sisällä havaittavissa Maailmankaikkeus, joka ulottuu kaikkiin suuntiin noin 46 miljardia valovuotta.

ja kaikki alkoi noin 13,8 miljardia vuotta sitten kuumasta, tiheästä, nopeasti laajenevasta tilasta, joka tunnetaan alkuräjähdyksenä. Se on ensimmäinen hetki, jossa voimme kuvata meidän Maailmankaikkeus on täynnä asia-ja-säteilyä, ja tehostamalla eteenpäin, että valtio antaa tunnettujen fysiikan lakien avulla voimme selittää, miten kosmoksen otti sen moderni muoto. Mutta se kaikki laajenee, muodostaa uusia tähtiä ja kehittyy. Miten se päättyy?, Näin tiede sanoo.

pitkään, tiedemiehet, jotka tutkivat rakenne ja kehitys Maailmankaikkeuden pidetään kolme vaihtoehtoa, joka perustuu yksinkertainen fysiikan, Yleisen Suhteellisuusteorian ja yhteydessä laajeneva Maailmankaikkeus. Toisaalta, gravitaatio toimii vetää kaiken yhteen; se on houkutteleva voima hallitsevat ainetta ja energiaa, kaikissa muodoissaan, läsnä Maailmankaikkeudessa. Toisaalta, siellä on alkuperäinen laajentumisaste, joka pyrkii ajamaan kaiken erilleen.,

alkuräjähdys merkitsee kaikkien aikojen suurimman rodun lähtöasetta: painovoiman ja laajentumisnopeuden välissä. Kumpi lopulta voittaa universumissamme? Vastaus tähän kysymykseen, klassinen päättely meni, pitäisi määrittää meidän universumi kohtalo.

Tässä on, mitä luulimme mahdollisuuksia olivat:

1. Maailmankaikkeuden recollapses Iso Räsähdys. Laajennus alkaa nopeasti, ja suuri määrä asia ja säteily töissä vetää kaiken takaisin yhteen. Jos siellä on enemmän kuin tarpeeksi asian ja energian Maailmankaikkeus laajenee joitakin suurin koko, laajennus kääntää supistuminen, ja Maailmankaikkeus on recollapse.
2. maailmankaikkeus laajenee ikuisesti, mikä johtaa suureen jäätymiseen., Kaikki alkaa samasta kuin edellä, mutta tällä kertaa aineen ja energian määrä ei riitä estämään laajentumista. Maailmankaikkeus laajenee loputtomiin, kun laajentumisnopeus laskee, mutta ei koskaan saavuta Nollaa.
3. maailmankaikkeuden laajeneminen asymptootteja nollaan. Kuvittele rajatilanne kahden edellä mainitun esimerkin välillä. Jos olisi vielä yksi protoni, muistelisimme, yksi vähemmän, ja laajentuisimme ikuisesti. Tässä kriittisessä (tai Kultakutrisessa) tapauksessa maailmankaikkeus laajenee ikuisesti, mutta hitaimmalla mahdollisella nopeudella.,

tietääksemme, mikä oli oikein, meidän piti vain mitata, kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajeni, ja miten laajentumisnopeus muuttui ajan myötä. Fysiikka ratkaisisi loput.

– Se oli yksi suurista tehtäviä modernin astrofysiikan., Mittaa, kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajeni, ja tiedät, miten avaruuden rakenne muuttuu nykyään. Mittaa, miten laajentumisnopeus on muuttunut ajan myötä, ja tiedät, miten avaruuden rakenne muuttui aiemmin.

Laita ne kaksi paloja tiedot yhteen, ja miten laajennus korko sekä on ja myös on muuttunut avulla voit määrittää, mitä Maailmankaikkeus on tehty ja mitä tunnuslukuja.

parhaan tietämyksemme, ilmoitti näiden mittausten, olemme selvittäneet, että Maailmankaikkeus on tehty noin 0,01% säteilystä, joka on 0,1% neutriinot, 4.,9% normaalia ainetta, 27% pimeää ainetta ja 68% pimeää energiaa. Tämä pyrkimys, joka alkoi jo 1920-luvulla jostain, sai odottamattoman vastauksen 1990-luvun lopulla.

Joten jos pimeä energia hallitsee Maailmankaikkeuden laajeneminen, mitä se tarkoittaa meidän kohtalo? Kaikki riippuu siitä, miten — tai jos — pimeä energia kehittyy ajan myötä. Tässä viisi vaihtoehtoa.

1.) Pimeä energia on laajenemista dominoiva kosmologinen vakio. Tämä on oletusvaihtoehto, joka antaa parhaat tiedot, joita meillä on tänään. Vaikka aineesta tulee maailmankaikkeuden laajetessa vähemmän tiheää, kun tilavuus laajenee, pimeä energia edustaa ei-Nollaa energian määrää, joka on ominaista itse avaruuden rakenteelle., Maailmankaikkeuden laajetessa pimeän energian tiheys pysyy vakiona, jolloin laajenemisnopeus ei oireile nollaan, vaan positiiviseen arvoon.

Tämä johtaa eksponentiaalisesti laajenevaan universumiin ja lopulta työntää pois kaiken, mikä ei kuulu paikalliseen ryhmäämme. Jo nyt 97% näkyvästä maailmankaikkeudesta on saavuttamattomissa näissä olosuhteissa.

2.,) Tumma energia on dynaamista ja kasvaa ajan myötä voimakkaammaksi. Pimeä energia näyttää olevan Uusi energiamuoto, joka on luonnostaan avaruudelle itselleen, mikä viittaa siihen, että sillä on jatkuva energiatiheys. Mutta se voi myös muuttua ajan myötä. Yksi mahdollinen tapa se voisi olla muuttumassa, että se voisi olla vahvistaminen suuruus, joka aiheuttaa Universumin laajennus korko nopeuttaa ajan mittaan.

paitsi että etäisemmät kohteet näyttäisivät kiihdyttävän poispäin meistä, ne tekisivät niin kiihtyvällä tahdilla., Vielä pahempaa, esineitä, jotka ovat nyt gravitaation sidottu tänään — kuten galaxy klustereita, yksittäisten galaksit, aurinkokunta, ja jopa atomien — kaikki joskus tullut sitoutumattoman kuin pimeä energia vahvistui. Universumin viimeisinä hetkinä subatomiset hiukkaset ja itse avaruuden Kangas repeäisivät kappaleiksi. Tämä ”Big Rip” kohtalo on toinen mahdollisuus.

3.) Tumma energia on dynaamista ja hajoaa ajan myötä. Miten muuten pimeä energia voisi muuttua? Vahvistamisen sijaan se voisi heikentyä. Toki laajentumisnopeus on yhdenmukainen itse avaruuteen kuuluvan energian jatkuvan määrän kanssa, mutta tämäkin energiatiheys voi laskea.

Jos se hajoaa nollaan, se voi johtaa johonkin edellä esitetyistä alkuperäisistä mahdollisuuksista: isoon jäätymiseen., Maailmankaikkeus laajenisi edelleen, mutta ilman tarpeeksi materiaa ja muita energiamuotoja muisteltavaksi.

Jos se hajoaa negatiiviseksi, se voi kuitenkin johtaa toiseen mahdollisuuteen: suureen Räsähdykseen. Maailmankaikkeus voisi olla täynnä energiaa luontainen tila, joka yhtäkkiä vaihtoi merkkejä ja aiheutti tilaa recollapse. Vaikka näiden muutosten aikataulua rajoitetaan paljon pidemmäksi kuin alkuräjähdyksen jälkeinen aika, se voi silti tapahtua.

4.) Pimeä energia voisi siirtyä toiseen energiamuotoon uudistaen universumia. Jos pimeä energia ei hajoa, vaan pysyy vakiona tai jopa vahvistuu, syntyy toinen mahdollisuus. Tämä nykyiselle avaruuden rakenteelle ominainen energia ei välttämättä pysy siinä muodossa ikuisesti., Sen sijaan, se voisi saada muunnetaan asia-ja-säteilyä, samanlainen kuin mitä tapahtui, kun kosminen inflaatio päättyi ja kuuma alkuräjähdys alkoi.

Jos pimeä energia pysyy vakiona siihen asti, se luo hyvin, hyvin kylmä ja hajanainen versio hot Big Bang, jossa vain neutriinot ja fotonit voivat itse luoda. Mutta jos pimeä energia voimistuu, se voi johtaa inflaation kaltaiseen tilaan, jota seuraa jälleen Uusi, todella kuuma alkuräjähdys., Tämä on suoraviivaisin tapa nuorentaa maailmankaikkeutta ja luoda syklisen kaltainen parametrijoukko, jossa vasta luotu maailmankaikkeus saa uuden mahdollisuuden käyttäytyä aivan kuten meidänkin.

5.) Pimeä energia liittyy kvanttityhjiön nollapisteenergiaan ja hajoaa tuhoten tuntemamme maailmankaikkeuden. Tämä on kaikkien tuhoisin mahdollisuus., Mitä jos pimeää energiaa ei ole todellista arvoa tyhjän tilan alin-energian kokoonpano, mutta on seurausta symmetries varhaisessa Maailmankaikkeudessa, jolla jaettu väärä-minimi kokoonpano?

Jos niin, ei olisi tapa, jolla se quantum-tunnelin osaksi pienempi-valtion energia, fysiikan lakien muuttaminen ja tuhota kaikki sidottu valtioiden (eli partikkelit) quantum kentät tänään. Jos kvantti tyhjiö on epävakaa erityisesti tapa, missä tämä hajoaminen tapahtuu johtaa tuhoaminen kaikki Maailmankaikkeudessa kupla, joka laajenee ulospäin valon nopeudella., Jos tällainen signaali koskaan saavuttaisi meidät, siihen liittyisi myös hetkellinen tuhomme.

Vaikka emme tiedä, kumpi vaihtoehto on totta, meidän Maailmankaikkeus, tiedot on uskomattoman sopusoinnussa ensimmäinen vaihtoehto: pimeän energian todella on jatkuvaa. Juuri nyt, meidän havaintoja siitä, miten Maailmankaikkeus on kehittynyt — erityisesti, koska kosmista taustasäteilyä ja suuren mittakaavan rakenne Maailmankaikkeuden — paikka tiukat rajoitukset siitä, miten paljon heiluminen-huone on pimeä energia muuttaa.,

Nasan 2020-luvun lippulaivan astrofysiikan tehtävän, WFIRSTIN, tulevan tulon myötä olemme valmiita tiukentamaan tuota kiemurteluhuonetta ehkä toisella tekijällä 10. Jos pimeä energia tarjoaa viitteitä siitä, että meidän kohtalo on erilainen odotamme tänään, että seurantakeskus on yksi paras mahdollisuus tieteellisesti paljastaa tämä uusi totuus Maailmankaikkeudesta. Siihen asti meillä on vain ne mahdollisuudet, joita osaamme harkita. Loppu riippuu tieteestä.