Μετά από σχεδόν 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια αδιάκοπης διαστολής, το σύμπαν θα μπορούσε σύντομα να ακινητοποιηθεί και μετά να αρχίσει σιγά-σιγά να συστέλλεται, σύμφωνα με νέα έρευνα που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences.
Στη νέα εργασία, τρεις επιστήμονες προσπαθούν να μοντελοποιήσουν τη φύση της σκοτεινής ενέργειας - μια μυστηριώδη δύναμη που φαίνεται να προκαλεί το σύμπαν να διαστέλλεται όλο και πιο γρήγορα - με βάση προηγούμενες παρατηρήσεις της κοσμικής διαστολής.
Στο μοντέλο της ομάδας, η σκοτεινή ενέργεια δεν είναι μια σταθερή δύναμη της φύσης, αλλά μια οντότητα που ονομάζεται πεμπτουσία, η οποία μπορεί να αποσυντεθεί με την πάροδο του χρόνου.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι, παρόλο που η διαστολή του σύμπαντος επιταχύνεται εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια, η απωθητική δύναμη της σκοτεινής ενέργειας μπορεί να εξασθενεί.
Σύμφωνα με το μοντέλο τους, η επιτάχυνση του σύμπαντος θα μπορούσε να σταματήσει σύντομα και συγκεκριμένα μέσα στα επόμενα 65 εκατομμύρια χρόνια.
Μέσα σε 100 εκατομμύρια χρόνια το σύμπαν θα μπορούσε να σταματήσει να διαστέλλεται εντελώς, και μετά να εισέλθει σε μια εποχή αργής συστολής που θα τελειώσει δισεκατομμύρια χρόνια από τώρα, με τον θάνατο – ή ίσως την αναγέννηση – του χρόνου και του χώρου.
Όλα αυτά θα μπορούσαν να συμβούν «εξαιρετικά» γρήγορα, δήλωσε στο Live Science, ο συν-συγγραφέας της μελέτης Πολ Στάινχαρντ, διευθυντής του Κέντρου Θεωρητικής Επιστήμης του Πρίνστον.
«Πηγαίνοντας πίσω στο χρόνο, πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια, ο αστεροειδής Chicxulub χτύπησε τη Γη και εξαφάνισε τους δεινόσαυρους», εξήγησε ο Στάινχαρντ, ξεκαθαρίζοντας πως σε κοσμική κλίμακα, 65 εκατομμύρια χρόνια είναι εξαιρετικά λίγα.
Στη μελέτη τους, ο Στάινχαρντ και οι συνάδελφοί του, προέβλεψαν πώς οι ιδιότητες της πεμπτουσίας θα μπορούσαν να αλλάξουν μέσα στα επόμενα δισεκατομμύρια χρόνια. Για να το πετύχει αυτό, η ομάδα δημιούργησε ένα φυσικό μοντέλο της πεμπτουσίας, το οποίο έδειχνε την απωστική και την ελκτική της δύναμη με την πάροδο του χρόνου, ώστε να ταιριάζει με τις προηγούμενες παρατηρήσεις της διαστολής του σύμπαντος. Μόλις το μοντέλο της ομάδας μπόρεσε να αναπαράγει αξιόπιστα την ιστορία της διαστολής του σύμπαντος, επέκτειναν τις προβλέψεις τους στο μέλλον.
Σύμφωνα με την ομάδα, η απωθητική δύναμη της σκοτεινής ενέργειας θα μπορούσε να βρίσκεται στη μέση μιας ραγδαίας μείωσης που ενδεχομένως ξεκίνησε πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο, θα χρειαστούν μερικά δισεκατομμύρια χρόνια αργής συστολής για να μειωθεί κατά το ήμισυ το σύμπαν.
Ενέργεια του κενού
Από τη δεκαετία του 1990, οι επιστήμονες έχουν καταλάβει ότι η διαστολή του σύμπαντος επιταχύνεται. Οι επιστήμονες ονόμασαν τη μυστηριώδη πηγή αυτής της επιτάχυνσης σκοτεινή ενέργεια - μια αόρατη οντότητα που φαίνεται να λειτουργεί αντίθετα με τη βαρύτητα, σπρώχνοντας τα πιο ογκώδη αντικείμενα του σύμπαντος μακρύτερα αντί να τα σύρει μαζί.
Αν και η σκοτεινή ενέργεια αποτελεί περίπου το 70% της συνολικής ενέργειας μάζας του σύμπαντος, οι ιδιότητές της παραμένουν ένα απόλυτο μυστήριο. Μια δημοφιλής θεωρία, που εισήγαγε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, είναι ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι μια κοσμολογική σταθερά - μια αμετάβλητη μορφή ενέργειας που είναι υφασμένη στο ιστό του χωροχρόνου. Εάν συμβαίνει αυτό, και η δύναμη που ασκείται από τη σκοτεινή ενέργεια δεν μπορεί ποτέ να αλλάξει, τότε το σύμπαν θα πρέπει να συνεχίσει να διαστέλλεται (και να επιταχύνεται) για πάντα.
Ωστόσο, μια ανταγωνιστική θεωρία προτείνει ότι η σκοτεινή ενέργεια δεν χρειάζεται να είναι σταθερή για να ταιριάζει με παρατηρήσεις της προηγούμενης κοσμικής διαστολής. Αντίθετα, η σκοτεινή ενέργεια μπορεί να είναι κάτι που ονομάζεται πεμπτουσία - ένα δυναμικό πεδίο που αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. (Ο Steinhardt ήταν ένας από τους τρεις επιστήμονες που εισήγαγαν την ιδέα σε μια εργασία του 1998 στο περιοδικό Physical Review Letters.)
Σε αντίθεση με την κοσμολογική σταθερά, η πεμπτουσία μπορεί να είναι είτε απωθητική είτε ελκυστική, ανάλογα με την αναλογία της κινητικής και της δυναμικής της ενέργειας σε μια δεδομένη στιγμή. Τα τελευταία 14 δισεκατομμύρια χρόνια, η πεμπτουσία ήταν αποκρουστική. Για το μεγαλύτερο μέρος αυτής της περιόδου, ωστόσο, συνέβαλε ασήμαντα στη διαστολή του σύμπαντος σε σύγκριση με την ακτινοβολία και την ύλη, είπε ο Στάινχαρντ. Αυτό άλλαξε πριν από περίπου πέντε δισεκατομμύρια χρόνια, όταν η πεμπτουσία έγινε το κυρίαρχο συστατικό και η βαρυτική της απώθηση προκάλεσε την επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος.
«Το ερώτημα που θέτουμε σε αυτό το άρθρο είναι: «Πρέπει αυτή η επιτάχυνση να διαρκέσει για πάντα;» είπε ο Στάινχαρντ. «Και αν όχι, ποιες είναι οι εναλλακτικές λύσεις και πόσο σύντομα θα μπορούσαν να αλλάξουν τα πράγματα;»