دانشمندان می گویند که جهان می تواند به زودی “به طرز قابل توجهی” شروع به کوچک شدن کند

دانشمندان می گویند که جهان می تواند به زودی “به طرز قابل توجهی” شروع به کوچک شدن کند

تحقیق جدید منتشر شده در مجله %۲۰%D9%BE%D8%B3%20%D8%A7%D8%B2%20%D9%86%D8%B2%D8%AF%DB%8C%DA%A9%20%D8%A8%D9%87%2013.8%20%D9%85%DB%8C%D9%84%DB%8C%D8%A7%D8%B1%D8%AF%20%D8%B3%D8%A7%D9%84%20%D8%A7%D9%86%D8%A8%D8%B3%D8%A7%D8%B7%20%D8%A8%DB%8C%20%D9%88%D9%82%D9%81%D9%87%D8%8C%20%DA%A9%DB%8C%D9%87%D8%A7%D9%86%20%D9%85%DB%8C%20%D8%AA%D9%88%D8%A7%D9%86%D8%AF%20%D8%A8%D9%87%20%D8%B2%D9%88%D8%AF%DB%8C%20%D9%85%D8%AA%D9%88%D9%82%D9%81%20%D8%B4%D9%88%D8%AF%D8%8C%20%D8%B3%D9%BE%D8%B3%20%D8%A8%D9%87%20%D8%A2%D8%B1%D8%A7%D9%85%DB%8C%20%D8%B4%D8%B1%D9%88%D8%B9%20%D8%A8%D9%87%20%D8%A7%D9%86%D9%82%D8%A8%D8%A7%D8%B6%20%DA%A9%D9%86%D8%AF.%20/doi/full/10.1073/pnas.2200539119″ data-url=”https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2200539119″ data-component-tracked=”1″> مجموعه مقالات ملی آکادمی علوم پیشنهاد می کند.

 

در مقاله جدید، سه دانشمند تلاش می کنند تا ماهیت داده های انرژی تاریک – نیرویی مرموز که به نظر می‌رسد باعث انبساط سریع‌تر کیهان می‌شود – بر اساس مشاهدات گذشته انبساط کیهانی.

در مدل تیم، انرژی تاریک یک نیروی ثابت طبیعت نیست، بلکه موجودی به نام کوئینتسانس است ، که می تواند در طول زمان پوسیده شود.

محققان دریافتند که حتی با وجود اینکه انبساط کیهان برای میلیاردها سال در حال افزایش است، نیروی دافع انرژی تاریک ممکن است در حال ضعیف شدن باشد.

به گفته پل استاینهارت، یکی از نویسندگان این مطالعه، مدیر مرکز علوم نظری پرینستون در پرینستون، همه اینها می تواند به سرعت «به طرز قابل توجهی» اتفاق بیفتد. دانشگاه در نیوجرسی.

«با بازگشت به زمان به ۶۵ میلیون سال قبل، این زمانی است که داده‌های سیارک Chicxulub به زمین برخورد کرد و دایناسورها را از بین برد. ،” Steinhardt به Live Science گفت. “در مقیاس کیهانی، ۶۵ میلیون سال بسیار کوتاه است.”

 

هیچ چیزی در مورد این نظریه بحث‌برانگیز یا غیرقابل قبول است. کلمبیا که در این مطالعه شرکت نداشت، به Live Science گفت.

اما، از آنجایی که این مدل تنها به مشاهدات گذشته انبساط وابسته است – و به دلیل اینکه ماهیت فعلی انرژی تاریک در کیهان بسیار معمایی است – آزمایش پیش‌بینی‌های این مقاله در حال حاضر غیرممکن است. در حال حاضر، آنها فقط می توانند تئوری باقی بمانند.

انرژی خلأ

از دهه ۱۹۹۰، دانشمندان دریافتند که گسترش جهان در حال افزایش است. فضای بین کهکشان‌ها در حال حاضر سریع‌تر از میلیاردها سال پیش گسترش می‌یابد.

دانشمندان منبع اسرارآمیز این شتاب را انرژی تاریک نامیدند – موجودی نامرئی که به نظر می‌رسد برخلاف گرانش، پرجرم ترین اجرام کیهان را به جای کشیدن آنها به هم دورتر می کند.

اگرچه انرژی تاریک تقریباً ۷۰ درصد از کل انرژی جرم-انرژی جهان را تشکیل می‌دهد، ویژگی‌های آن یک راز کامل باقی می‌ماند.

یک نظریه محبوب، ارائه‌شده توسط آلبرت انیشتین، این است که انرژی تاریک یک ثابت کیهانی  – شکل تغییرناپذیری از انرژی که در تار و پود فضا-زمان اگر چنین است، و نیروی اعمال شده توسط انرژی تاریک هرگز نمی تواند تغییر کند، پس جهان باید برای همیشه به گسترش (و شتاب گرفتن) ادامه دهد.

 

اما، یک نظریه رقیب نشان می دهد که تاریکی وجود دارد. انرژی لازم نیست ثابت باشد تا بتواند با مشاهدات انبساط کیهانی گذشته مطابقت داشته باشد.

در عوض، انرژی تاریک ممکن است چیزی به نام quintessence باشد – یک میدان پویا که در طول زمان تغییر می‌کند. (Steinhardt یکی از سه دانشمندی بود که این ایده را در مقاله ای در سال ۱۹۹۸ در مجله  نامه های بازبینی فیزیکی.)

در بیشتر آن دوره، در مقایسه با تشعشع و ماده، سهم ناچیزی در انبساط کیهان داشت. این موضوع حدود پنج میلیارد سال پیش تغییر کرد، زمانی که ذات به جزء غالب تبدیل شد و اثر دافعه گرانشی آن باعث افزایش سرعت انبساط کیهان شد.

“سوالی که ما در این مقاله مطرح می کنیم این است که “آیا آیا این شتاب باید برای همیشه ادامه داشته باشد؟” استاینهارت گفت. “و اگر نه، چه جایگزین هایی وجود دارد، و چه زود همه چیز می تواند تغییر کند؟”

مرگ انرژی تاریک

Steinhardt و همکارانش، Anna Ijjas از دانشگاه نیویورک و Cosmin Andrei از پرینستون، در مطالعه خود پیش‌بینی کردند که چگونه ویژگی‌های quintessence می‌تواند طی چندین میلیارد سال آینده تغییر کند.

 

برای انجام این کار، تیم یک مدل فیزیکی از ذات خلق کرد که قدرت دافع و جذابیت آن را در طول زمان نشان داد تا با مشاهدات گذشته انبساط کیهان مطابقت داشته باشد. هنگامی که مدل تیم توانست به طور قابل اعتمادی تاریخ انبساط کیهان را بازتولید کند، آنها پیش‌بینی‌های خود را به آینده گسترش دادند.

هین‌شاو گفت: «در کمال تعجب، انرژی تاریک در مدل آنها می‌تواند با گذشت زمان از بین برود. “قدرت آن می تواند ضعیف شود. و اگر این کار را به روش خاصی انجام دهد، در نهایت خاصیت ضد گرانشی انرژی تاریک از بین می رود و دوباره به چیزی که بیشتر شبیه ماده معمولی است تبدیل می شود.” مدل، نیروی دافع انرژی تاریک می‌تواند در میانه کاهش سریعی باشد که به طور بالقوه از میلیاردها سال پیش آغاز شده است.

در این سناریو، انبساط شتاب‌زده کیهان امروزه در حال کاهش است. به زودی، شاید ظرف حدود ۶۵ میلیون سال، آن شتاب به طور کلی متوقف شود – سپس، در عرض ۱۰۰ میلیون سال آینده، انرژی تاریک می تواند جذاب شود و باعث شود کل جهان شروع به انقباض کند.

در موارد دیگر، انرژی تاریک می تواند جذاب شود. به عبارت دیگر، پس از نزدیک به ۱۴ میلیارد سال رشد، فضا می تواند شروع به کوچک شدن کند.

استاینهارت گفت: “این یک نوع انقباض بسیار خاص است که ما آن را انقباض آهسته می نامیم.” “به جای انبساط، فضا بسیار بسیار آهسته منقبض می شود.”

در ابتدا، انقباض جهان به قدری آهسته بود که هر انسان فرضی هنوز در زمین حتی تغییری را متوجه نمی‌شود. طبق مدل این تیم، چند میلیارد سال انقباض آهسته طول می کشد تا کیهان به نصف اندازه امروزی برسد.

پایان کیهان؟

از آنجا، یکی از دو چیز ممکن است اتفاق بیفتد، Steinhardt گفت. یا جهان منقبض می شود تا زمانی که در یک “خراش بزرگ” در خود فرو می ریزد، و به فضا-زمان که ما می شناسیم پایان می دهد – یا، جهان به اندازه ای منقبض می شود تا به حالتی مشابه شرایط اولیه خود بازگردد، و حالتی دیگر بیگ بنگ  – یا یک “جهش” بزرگ – رخ می دهد و یک جدید ایجاد می کند. کیهان از خاکستر قدیمی.

در آن سناریوی دوم (که اشتاین‌هارت و یکی دیگر از همکارانش در مقاله‌ای در سال ۲۰۱۹ در مجله حروف فیزیک )، جهان از یک الگوی چرخه‌ای انبساط و انقباض پیروی می‌کند، خرد می‌شود و می‌پرد، که دائماً فرو می‌ریزد و دوباره آن را می‌سازد.

اگر این درست باشد، ممکن است جهان کنونی ما اولین یا تنها نباشد. کیهان، اما جدیدترین در یک سری بی نهایت اشتاین‌هارت گفت، جهان‌هایی که قبل از جهان ما منبسط و منقبض شده‌اند. و همه اینها به ماهیت متغیر انرژی تاریک بستگی دارد.

همه اینها چقدر قابل قبول است؟ هینشاو گفت که تفسیر مقاله جدید از ذات یک “فرضی کاملاً منطقی برای چیستی انرژی تاریک است”.

زیرا همه مشاهدات ما از انبساط کیهانی از اجرامی می آیند که میلیون ها تا میلیاردها سال نوری از ما فاصله دارند. او افزود که از زمین، داده‌های کنونی فقط می‌توانند دانشمندان را در مورد گذشته کیهان آگاه کنند، نه حال یا آینده آن.

بنابراین، جهان می‌تواند به‌خوبی در آستانه سقوط باشد، و ما هیچ راهی نداریم. دانستن تا مدت‌ها پس از شروع مرحله انقباض.

“من فکر می‌کنم واقعاً به این بستگی دارد که چقدر این نظریه را قانع‌کننده می‌دانید و مهمتر از آن، چقدر آن را قابل آزمایش می‌دانید؟” هینشاو افزود.

اشتاین‌هارت اذعان داشت که متأسفانه هیچ راه خوبی برای آزمایش اینکه آیا ذات واقعی است یا اینکه انبساط کیهانی شروع به کند شدن کرده است وجود ندارد. در حال حاضر، فقط موضوع تطبیق نظریه با مشاهدات گذشته است – و نویسندگان این کار را به خوبی در مقاله جدید خود انجام می دهند.

چه آینده ای با رشد بی پایان یا زوال سریع در انتظار جهان ما باشد، فقط زمان نشان خواهد داد.

این مقاله در ابتدا نوشته شده است. منتشر شده توسط Live Science. مقاله اصلی را اینجا بخوانید.

برچسب‌ها:

نظرات کاربران

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.