Πώς θα τελειώσει το Σύμπαν; Αυτή τη στιγμή οι κοσμολόγοι έχουν δύο εξίσου δυσάρεστα σενάρια που έχουν χαρτογραφηθεί για τη μακροπρόθεσμη μοίρα του Σύμπαντος. Από την άλλη πλευρά, η επέκταση του Σύμπαντος θα μπορούσε να συνεχιστεί επ 'αόριστον χάρη στην επιτάχυνση της σκοτεινής ενέργειας. Θα αντιμετωπίζαμε ένα κρύο, μοναχικό μέλλον καθώς άλλοι γαλαξίες εξασθενίζουν στην απόσταση. Ο επισκέπτης μου σήμερα είναι ο Eric Linder από το Εθνικό Εργαστήριο Lawrence Berkeley και προτείνει πειράματα που θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να μάθουμε ποια από αυτές τις δύο μοίρες μας περιμένουν.
Ακούστε τη συνέντευξη: Η μοίρα του Σύμπαντος (6,2 MB)
Ή εγγραφείτε στο Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Μπορείτε να εκθέσετε τις δύο μοίρες που μπορεί να περιμένουν το Σύμπαν μας;
Eric Linder: Λοιπόν, η εικόνα μας για το ποια είναι η μοίρα του Σύμπαντος έχει αλλάξει δραματικά τα τελευταία 5-10 χρόνια. Σκεφτήκαμε ότι ήταν αρκετά απλό, ήταν απλώς το θέμα του περιεχομένου που υπήρχε στο Σύμπαν, πόσο θέμα υπήρχε. Εάν υπήρχε αρκετή ύλη, τότε η βαρυτική έλξη θα έκανε το Σύμπαν να επιβραδυνθεί στην τρέχουσα επέκτασή του, και να καταρρεύσει βασικά και θα είχαμε αυτό που ορισμένοι άνθρωποι αποκαλούν Big Crunch για να τερματίσουν το Σύμπαν μας. Και αν δεν υπήρχε αρκετή ύλη, δεν θα υπήρχε αρκετή βαρύτητα για να επιβραδυνθεί η τρέχουσα επέκταση και θα γίνει όλο και πιο διάχυτη - ένα πιο κρύο και πιο μοναχικό μέρος για να ζήσει. Το 1998, αυτές οι δύο ομάδες επιστημόνων ανακάλυψαν ένα πολύ παράξενο γεγονός ότι η επέκταση του Σύμπαντος δεν επιβραδύνθηκε ούτε δραματικά ούτε καν σταδιακά, υπό τη βαρύτητα της ύλης στο Σύμπαν, αλλά μάλλον επιταχύνθηκε. Επιταχύνθηκε. Κάπως σαν αν ρίχνατε ένα μπέιζμπολ στον αέρα, ξέρετε ότι τελικά πρόκειται να επιβραδυνθεί, να φτάσει στην κορυφή και συνήθως να επιστρέψει στη Γη. Εάν το ρίξετε αρκετά σκληρά, θα πέσει σε τροχιά. Αλλά εδώ το Σύμπαν έριξε ένα μπέιζμπολ στον αέρα, και τώρα που το μπέιζμπολ επιταχύνεται όλο και πιο γρήγορα. Αυτό, λοιπόν, μπερδεύει τους επιστήμονες και ήταν εντελώς αντίθετο με αυτό που περιμέναμε. Κάτω από αυτήν τη νέα εικόνα, η μοίρα του Σύμπαντος φαίνεται ότι πρόκειται απλώς να επεκταθεί για πάντα και πάντα, να γίνει ψυχρότερη, πιο διάχυτη, τα άτομα θα εξαπλωθούν όλο και περισσότερο, η απόσταση μεταξύ των γαλαξιών θα αυξηθεί. Και θα έχουμε αυτήν τη μοίρα του Σύμπαντος που μερικές φορές ονομάζεται «Θάνατος Θερμότητας», όπου όλα γίνονται πολύ κρύα και ακίνητα και απομονωμένα το ένα από το άλλο.
Αλλά εξαρτάται από το τι προκαλεί αυτήν την επιτάχυνση. Αυτό είναι το μεγάλο μυστήριο. Είναι πιθανό η φυσική που μας δίνει αυτήν την επιτάχυνση να ξαφνικά εξαφανιστεί, οπότε θα επιστρέψαμε στην προηγούμενη εικόνα όπου το Σύμπαν μπορεί να καταρρεύσει. Ή θα μπορούσε να κάνει κάτι εντελώς παράξενο και δεν το ξέρουμε. Αυτό είναι λοιπόν ένα μεγάλο ερώτημα που θέλουμε να μάθουμε. Ποια είναι η μοίρα του Σύμπαντος, αλλά προσπαθώντας να καταλάβω, ποια είναι η φυσική σε αυτήν την επιτάχυνση.
Fraser: Γιατί δεν έχει απαντηθεί μέχρι τώρα αυτή η ερώτηση; Δεν έχουμε αρκετά καλή ματιά στις σουπερνόβες;
Linder: Σωστά, όπως είπα, η επιτάχυνση αυτής της επέκτασης ανακαλύφθηκε μόνο το 1998. Και οι άνθρωποι δεν κάθονταν στα χέρια τους, προσπαθούσαν να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα με πάθος. Παίρνοντας περισσότερα σουπερνόβα, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αυτά τα εκρηκτικά αστέρια σαν πυροτεχνήματα στο Σύμπαν. Εάν γνωρίζουμε ότι τα πυροτεχνήματα σβήνουν πάντα με την ίδια ενέργεια, με την ίδια φωτεινότητα, μπορούμε να πούμε πόσο μακριά βρίσκονται από το πόσο φωτεινά εμφανίζονται σε εμάς σήμερα. Και έτσι χρειαζόμαστε περισσότερα από αυτά τα σουπερνόβα και χρειαζόμαστε όλο και πιο μακρινά, ώστε να χαρτογραφήσουμε την ιστορία του Σύμπαντος. η επέκταση του Σύμπαντος για μεγαλύτερη χρονική περίοδο. Και οι άνθρωποι το κάνουν σταδιακά. Υπάρχουν μερικά πολύ μεγάλα έργα σε εξέλιξη με τηλεσκόπια στο έδαφος που προσπαθούν να πάρουν αυτό που ήταν μόλις δεκάδες σουπερνόβα, τώρα προσπαθούμε να πάρουμε εκατοντάδες σουπερνόβα. Αλλά τελικά, για να απαντήσουμε πραγματικά σε αυτά τα θεμελιώδη ερωτήματα, θα χρειαστούμε χιλιάδες σουπερνόβα σε μεγάλες αποστάσεις. Για να το καταλάβουμε αυτό, χρειαζόμαστε παρατηρήσεις από το διάστημα, επομένως έχουμε ένα διαστημικό τηλεσκόπιο - το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble - που είναι κατάλληλο για τέτοιου είδους παρατηρήσεις και κάνει εξαιρετική δουλειά. Βλέπει τις πιο μακρινές σουπερνόβες που έχουμε ανακαλύψει ακόμα. περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια στην ιστορία του διαστήματος, αλλά μπορεί να τα δει μόνο ένα προς ένα. Και αυτό που πρότειναν οι επιστήμονες είναι να χτίσουμε ένα νέο διαστημικό παρατηρητήριο, ένα νέο τηλεσκόπιο στο διάστημα, το οποίο ονομάζεται SNAP (Supernova Acceleration Probe), και αυτό θα είναι σε θέση να πάρει χιλιάδες σουπερνόβες πολύ αποτελεσματικά, πολύ γρήγορα, βλέποντάς τους εξαιρετικά αχνείς και εξαιρετικά βαθιά. Και αυτό έχει πραγματικά τραβήξει τη φαντασία της επιστημονικής κοινότητας. Υπήρξαν αρκετές συστάσεις από την Εθνική Ακαδημία Επιστημών, από διάφορες επαγγελματικές οργανώσεις, ότι θα καταλάβει κάποιο είδος διαστημικού παρατηρητηρίου όπως αυτό: ποια είναι αυτή η μυστηριώδης φυσική που προκαλεί αυτήν την εντελώς ασυνήθιστη επιτάχυνση που ενεργεί αντίθετα με τη βαρύτητα; Λοιπόν, υπάρχει σχεδόν μια αποκρουστική έκδοση της βαρύτητας που πρόκειται να ξαναγράψει όλα τα βιβλία φυσικής. Έτσι, πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι πράγματι πρέπει να προχωρήσουμε με αυτές τις παρατηρήσεις, πιο ακριβείς παρατηρήσεις και πολλές ακόμη παρατηρήσεις, όπως μιλήσατε. Πρέπει απλώς να βελτιώσουμε τα δεδομένα που έχουμε ήδη, και η τεχνολογία είναι αρκετά καλή ώστε να μπορούμε να βγούμε έξω και να το κάνουμε αυτό. Απλώς απαιτεί από εμάς να καθίσουμε και να χτίσουμε το πράγμα, να το ξεκινήσουμε και να προσπαθήσουμε να ανακαλύψουμε αυτές τις απαντήσεις.
Fraser: Τώρα έχω ακούσει αρκετές προτάσεις για το τι μπορεί να είναι αυτή η σκοτεινή ενέργεια. Τι είδους πράγματα θα ψάχνατε στις παρατηρήσεις σας που θα μπορούσαν ίσως να αντιστοιχούν σε μερικές από αυτές τις θεωρίες που έχουν προταθεί;
Linder: Ο παππούς όλων των εννοιών της σκοτεινής ενέργειας προτάθηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν το 1917, αυτό που ονόμασε κοσμολογική σταθερά. Και δεν συμφώνησε με τις παρατηρήσεις εκείνη την εποχή, και έτσι πήγε για συνταξιοδότηση για λίγο. Και κάθε λίγες δεκαετίες, οι επιστήμονες το έφεραν πίσω για να πουν, ίσως αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει κάποιες άλλες παρατηρήσεις που κάναμε. Και μετά επιστρέφει στη συνταξιοδότηση επειδή δεν ταιριάζει. Αλλά τώρα φαίνεται ότι μπορεί να είναι η ώρα του, να επαναφέρουμε αυτήν την ιδέα 90 ετών από τον Αϊνστάιν, γιατί μπορεί να δώσει αυτήν την επιτάχυνση της επέκτασης του Σύμπαντος. Είναι μια πολύ απλή εικόνα για το πώς θα μπορούσατε να επιτύχετε αυτήν την επιτάχυνση, αλλά δεν λύνει τα πάντα. Υπάρχουν κάποιες πολύ αινιγματικές πτυχές του. Αυτό που θα σκεφτόσασταν εάν κάνατε μερικούς αφελείς υπολογισμούς είναι ότι θα πρέπει να επιταχύνει το Σύμπαν, αλλά θα έπρεπε να είχε αρχίσει να επιταχύνει το Σύμπαν από την πρώτη στιγμή του χρόνου και δεν θα είχαμε το Σύμπαν που βλέπουμε σήμερα αν συνέβη αυτό . Στην πραγματικότητα, δεν θα μπορούσαμε να πάρουμε αστέρια και γαλαξίες και τη δομή που βλέπουμε στο Σύμπαν. Και για κάποιο λόγο πρέπει να υπάρχει πολύ πιο αδύναμο από ό, τι θα σκεφτόμασταν ως φυσική του αξία. Επομένως, είναι πιθανό να είναι η απάντηση, αλλά δεν καταλαβαίνουμε γιατί είναι τόσο αδύναμο, σε σχέση με αυτό που πιστεύουμε ότι πρέπει να είναι. Για να το ξεπεράσουν αυτό, οι άνθρωποι έρχονται με αυτές τις άλλες ιδέες, αυτή την ιδέα της πεμπτουσίας, ή μια 5η ουσία στο Σύμπαν όπου λειτουργεί σαν η κοσμολογική σταθερά, αλλά ποικίλλει στο χρόνο και έτσι μπορεί να ξεκινήσει πολύ αδύναμη και τώρα σήμερα μπορεί να κυριαρχεί στην επέκταση του Σύμπαντος. Αυτή είναι μια ελκυστική ιδέα, αλλά κανείς δεν έχει καμία πρώτη, βασική ιδέα για το πώς να το κάνει να λειτουργεί ακριβώς. Αυτή τη στιγμή είναι μια ιδέα, αλλά οι λεπτομέρειες δεν έχουν επεξεργαστεί για το πώς προκύπτει από τη φυσική. Αυτό είναι ένα άλλο πράγμα που μπορεί να μας ενδιαφέρει πολύ. Μια άλλη πιθανότητα είναι ο τρόπος με τον οποίο αναλύσαμε τα δεδομένα, λέγοντας, καλά, η βαρύτητα είναι μια ελκυστική δύναμη, που δίνεται από τη Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Ίσως κάτι καταρρέει εκεί. Ίσως αυτό που βλέπουμε είναι μια ανάλυση της θεωρίας της βαρύτητας, καθώς την καταλαβαίνουμε. Οι άνθρωποι έχουν βρει ιδέες που περιλαμβάνουν επιπλέον διαστάσεις, για παράδειγμα. Αντί για μόνο τρεις διαστάσεις στο διάστημα, μπορεί να υπάρχουν επιπλέον λίγες διαστάσεις στο διάστημα, και ότι η βαρύτητα σταδιακά διαρρέει σε αυτήν την επιπλέον διάσταση στο διάστημα και αυτό το καθιστά πιο αδύναμο και αυτό θα ενεργήσει σε αντίθεση με τη βαρύτητα και θα μας δώσει επιτάχυνση . Έχουμε λοιπόν όλες αυτές τις απίστευτα συναρπαστικές δυνατότητες για το πώς μπορεί να αλλάξει η φυσική και δεν ξέρουμε ποιες είναι. Και αυτό που χρειαζόμαστε είναι αυτές οι πολύ λεπτομερείς παρατηρήσεις της χαρτογράφησης της επέκτασης του Σύμπαντος, για παράδειγμα μέσω των σουπερνόβων, αυτών των εκρηκτικών αστεριών - και υπάρχουν και άλλες μέθοδοι - για να δοκιμάσουμε πραγματικά και να αποφασίσουμε, πώς θα ξαναγράψουμε τα εγχειρίδια φυσικής ; σε ποια κατεύθυνση χρειαζόμαστε να αρχίσουμε να διαγράφουμε πράγματα και να γράφουμε νέα πράγματα. Έτσι, είναι απίστευτα συναρπαστικό για τους επιστήμονες που έχουν παζλ που τους αντιμετωπίζουν έτσι.
Fraser: Πότε προγραμματίζονται να ξεκινήσουν αυτές οι αποστολές; Πότε πρέπει να λειτουργούν;
Linder: Έτσι, η NASA και το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ συμφώνησαν να συνεργαστούν για να βάλουν μια αποστολή σε τροχιά. Η γενική ονομασία ονομάζεται Κοινή Αποστολή Σκοτεινής Ενέργειας. Και υπάρχουν επί του παρόντος μελέτες για το πώς θα σχεδιάσει κανείς ένα τέτοιο διαστημικό τηλεσκόπιο. Και ελπίζουμε ότι αν αρκετό κοινό δείχνει έντονο ενδιαφέρον, και οι επαγγελματικές κοινωνίες - όπως οι Εθνικές Ακαδημίες Επιστημών, οι οποίες συνέστησαν μια τέτοια αποστολή. Εάν συνεχίσουν να το υποστηρίζουν, ελπίζουμε ότι μπορούμε να προχωρήσουμε και να το ξεκινήσουμε μέσα σε περίπου 6-7 χρόνια. Επομένως, είναι πολύ πιθανό οι μαθητές στο σχολείο να γνωρίζουν τώρα τις απαντήσεις σε πράγματα σε 6-7 χρόνια που επί του παρόντος κανένας επαγγελματίας επιστήμονας δεν έχει την παραμικρή ιδέα για την απάντηση. Επομένως, είναι πάντα πολύ συναρπαστικό να είσαι σε θέση να πεις στους μαθητές και να είσαι σε θέση να το πεις στο κοινό: θα μάθεις πράγματα 6-7 χρόνια από τώρα που δεν έχουμε ιδέα ποια είναι η απάντηση αυτή τη στιγμή. Θα είστε πιο έξυπνοι σε 6 ή 7 χρόνια από ό, τι είμαστε τώρα. Είναι πραγματικά μια συναρπαστική προσπάθεια να βρίσκεστε στη μέση.
Fraser: Και αν είχατε το δρόμο σας, θα ήταν φλογερός καυτός θάνατος ή κρύος παγωμένος θάνατος;
Linder: Νομίζω ότι το κύριο πράγμα που θα ήθελα είναι να είναι πολύ μακριά. Γνωρίζουμε λοιπόν ότι τα άκρα του Σύμπαντος δεν πρόκειται να είναι τουλάχιστον για 10 δισεκατομμύρια χρόνια - για το χρονικό διάστημα που είχαμε ήδη στο Σύμπαν - οπότε δεν είναι τίποτα που πρέπει να ασχολούμαστε με μια νύχτα, αλλά εγώ δεν ξέρω ποια θα ήταν η καλύτερη λύση. Θα μπορούσατε να υποστηρίξετε ότι κάτι σαν ανατροπή της Θεωρίας της Βαρύτητας του Αϊνστάιν και απλώς ένα εντελώς νέο πλαίσιο της φυσικής και μια νέα περιοχή για εξερεύνηση. Αυτό μπορεί να είναι το πιο συναρπαστικό αποτέλεσμα όπου μπορεί να έχετε κάθε είδους διαφορετικές δυνατότητες. Αλλά όπως αναφέρετε, η μοίρα του Σύμπαντος που τραβάει πραγματικά τη φαντασία μας, όλων, από τους επιστήμονες έως τα παιδιά του σχολείου.
