کل جهان چقدر از هم فاصله دارد؟

در رفتن یک سند علمی جدید منتشر شده در مجله مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم این نشان می دهد که پس از حدود 1.2 میلیارد سال انبساط بی وقفه، جهان در حال تجربه آرامش سریع است، به این معنی که فروپاشی جهان سریعتر از هر چیزی است که ما تا به حال تصور می کردیم.

طبق گزارشات فرارو، در این مطالعه جدید، سه دانشمند بر اساس مشاهدات گذشته انبساط کیهانی، ماهیت انرژی تاریک – نیروی اسرارآمیزی که تصور می شود باعث انبساط سریع جهان می شود – را بررسی خواهند کرد. در این مدل انرژی تاریک نیروی ثابت طبیعت نیست، بلکه وجود است ذات می تواند به مرور زمان فرسوده شود. محققان دریافته‌اند که حتی با وجود اینکه انبساط کیهان برای میلیاردها سال افزایش یافته است، نیروهای دفاعی انرژی تاریک ممکن است ضعیف شوند. بنابراین، طبق این مدل، سرعت جهان می تواند در سال آینده به میزان 3 میلیون سال افزایش یابد – سپس با سرعت 3 میلیون سال، جهان به طور کامل از انبساط خود باز می گردد و در عوض سرعت جهان را کاهش می دهد. چرخه انقباض میلیاردها سال بعد به پایان خواهد رسید.

پل استاینهارت، یکی از نویسندگان این مطالعه و مدیر مرکز مطالعات نظری در دانشگاه پرینستون در نیوجرسی، گفت: «به همین دلیل است. وی در گفت و گو با لایو ساینس افزود: میلیون ها سال پیش سیاره Chicxulub به زمین برخورد کرد و دایناسورها را کشت. بنابراین، در مقیاس کیهانی، 1 میلیون سال زمان بسیار کوتاهی است. در جای دیگر، اما گری هنشاو، استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه بریتیش کلمبیا که در این مطالعه شرکت نکرد، به LiveScience گفت: هنوز بسیار پیچیده است، اندازه گیری شواهد در این مورد غیرممکن است.

رمز و راز انرژی تاریک وجود ما در جهان

دانشمندان کشف کرده اند که انبساط جهان در حال گسترش است و فضای بین کهکشان ها در حال حاضر به میلیاردها سال پیش نزدیک می شود. دانشمندان این منبع انرژی اسرارآمیز را انرژی تاریکی می نامند – وجود موجودی ناشناخته که برخلاف عرفان، مانند یک کشش گرانشی عمل می کند و بزرگترین اجرام جهان را در یک مکان، حتی دورتر، قرار می دهد. اگرچه انرژی تاریک حدود 2 درصد از کل انرژی جهان را تشکیل می دهد، اما خواص آن هنوز یک راز است.

یکی از نظریه‌های رایج که توسط آلبرت انیشتین ارائه شد، این است که انرژی تاریک یک شکل ثابت کیهانی است – شکل غیرقابل تغییر انرژی که از طریق فضا و زمان منتقل شده است. اگر چنین است، و نیروهای به کار گرفته شده توسط انرژی تاریک هرگز نمی توانند تغییر کنند، پس جهان باید به رشد (و شتاب گرفتن) ادامه دهد. با این حال، یک نظریه رقیب نشان می دهد که نیازهای انرژی تاریک با مشاهدات گذشته انبساط کیهانی سازگار نیست. در عوض، انرژی تاریک ممکن است چیزی به نام کوئینتسانس باشد – میدانی که در طول زمان تغییر می کند.

بر خلاف کیهان شناسی ثابت، کوینتسانس، بسته می تواند در یک زمان معین، نسبت به انرژی حرکت و پتانسیل دافعه یا جذاب باشد. بیش از 3 میلیارد سال پیش، این عامل دافعه بود. اما در بیشتر این دوره ها در مقایسه با تابش و ماده، سهم آن در انبساط کیهان ناچیز بوده است. این موضوع حدود پنج میلیارد سال پیش تغییر کرد، زمانی که کوئینتسانس جزء غالب شد و اثر ضد گرانش باعث شتاب بخشیدن به گسترش جهان شد. Steinhart می گوید: «سوالی که در این مقاله می پرسیم این است که آیا این سرعت باید برای همیشه ادامه یابد؟ و اگر نه، مکان‌های هستی کدامند و چه زمانی امکان تغییر وضعیت وجود دارد؟»

انرژی مرگ تاریک است

استاینهارت و همکارانش، آنا ایجاس از دانشگاه نیویورک و کاظم آندری از دانشگاه پرینستون، در مطالعه خود پیش‌بینی کردند که چگونه ویژگی‌های کوینتسنس می‌تواند در چند میلیارد سال آینده تغییر کند. برای انجام این کار، تیم یک مدل فیزیکی از کوانتوس ایجاد کرد که قدرت دافعه و جاذبه را در یک دوره زمانی طولانی نشان می‌دهد تا با مشاهدات انبساط گذشته جهان مطابقت داشته باشد. آنها با ظهور به عنوان یک تیم مدل قادر به بازگویی قابل اعتماد تاریخ جهان، پیش بینی های خود را برای آینده تنظیم کردند. هنشاو گفت: در کمال تعجب شما، انرژی تاریک در مدل را می توان با گذشته مقایسه کرد. قدرت را می توان تضعیف کرد. و اگر این کار به روش خاصی انجام شود، آنگاه انرژی ضد گرانشی انرژی تاریک از وسط حذف می شود و دوباره چیزی که بیشتر شبیه ماده معمولی است تغییر می کند.

بر اساس مدل این تیم، نیروی دفاعی انرژی تاریک می تواند به سرعت به یک نیروی متحرک سریع تبدیل شود که به طور بالقوه میلیاردها سال پیش پرتاب شده است. در این سناریو، انبساط کیهان شتاب می گیرد و سرعت آن، شاید تا 2 میلیون سال، می تواند به طور کلی متوقف شود. پس از آن، در 3 میلیون سال آینده، انرژی تاریک جذب خواهد شد و باعث می شود که کل جهان شروع به کوچک شدن کند. به عبارت دیگر، پس از حدود 2 میلیارد سال رشد، فضا ممکن است شروع به کوچک شدن کند. استاینهارت گفت: «این نوعی انقباض است که آنقدر خاص است که باید سرعت آن را کاهش دهیم. بر اساس این مدل، انقباض چند میلیارد سال به طول انجامید تا اینکه جهان به نیمه راه امروز رسید.

آیا دنیا پایانی دارد؟

اشتاینهارت گفت که از این پس یکی از این دو تصادف ممکن است. یا جهان منقبض است تا زمانی که یک “انفجار بزرگ” در درون خود بیفتد و در فضا-زمان که ما می دانیم پایان می یابد به پایان می رسد، یا، جهان به حدی منقبض می شود که در شرایط مشابه به حالت اولیه خود باز می گردد. و یک انفجار بزرگ دیگر – یا یک حرکت بزرگ – می چرخد ​​و از خاکستر دنیای باستان دنیای جدیدی می آفریند. در سناریوی دوم (همانطور که استاینهارت و دیگران در سال 5 در مجله Physics Letters B توضیح دادند)، جهان یک چرخه جداگانه از انبساط، انقباض، انقباض و تداوم را دنبال می کند که دائما منقبض می شود و دوباره شکل می گیرد.

استاینهارت می گوید؛ «اگر این تصور درست باشد، پس جهان نمی‌تواند اولین یا تنها جهان باشد، بلکه آخرین نمونه در سلسله تولدها و مرگ‌های جهان‌هایی باشد که قبل از جهان به هم متصل و منقبض شده‌اند. همه آنها به دلیل انرژی متغیر طبیعت تاریکی دارند.” هنشاو همچنین می‌افزاید: «از آنجایی که همه مشاهدات ما از انبساط کیهانی، از کیهانی که میلیون‌ها تا میلیاردها سال نوری از زمین فاصله دارند، داده‌های واقعی فقط می‌توانند دانشمندان را در مورد گذشته آگاه کنند، اینطور نیست؟ استاینهارت همچنین اظهار داشت که متأسفانه هیچ راهی برای آزمایش این سناریو وجود ندارد یا اینکه آیا انبساط جهان آغاز شده است یا خیر. بنابراین، این ایده همچنان در تئوری باقی خواهد ماند.”

منبع: livescience

ترجمه: مصطفی جرفی-فرارو