Evren sonunda büyük bir gözyaşı içinde yok edilecek mi?
Kozmolojideki en önemli keşiflerden biri, 20. yüzyılın sonunda, 1998'de ortaya çıktı. O zamanlar, uzak Tip Ia süpernovalarını gözlemleyerek, gökbilimciler evrenin sadece genişlemekle kalmayıp aynı zamanda hızlandığını da belirleyebildiler. Bu, evrende madde, radyasyon ve uzay eğriliğinden daha fazlası olması gerektiği anlamına gelir.
Uzak galaksilerin bizden uzağa hızlanmasına neden olmak için evrende yeni bir enerji formuna ihtiyaç duyulmaktadır. Bu gizemli karanlık enerji kozmolojik bir sabit olabilir ve evrenin kaderini değiştirebilir ve evrende büyük bir yırtılmaya neden olabilir.
Büyük yırtıktaki genişleme diğer tüm güçleri aşıyor. Evrenimizin geleceği olabilir mi? Bunun için veya aleyhindeki sebepler nelerdir? Büyük bir yırtık olursa, nasıl ortaya çıkacak ve ne olacak?
Uzak evreni gözlemlediğimizde, onun ışık yayma ve soğurma kaynakları ile dolu olduğunu görürüz. Yıldızlar, galaksiler, kuasarlar, galaksiler ve devasa bir kozmik yapı ağı vardır; ayrıca yapılar arasında toz, nötr gaz, iyonize plazma, karanlık madde ve devasa kozmik delikler vardır; çeşitli radyasyon türleri vardır; Nötrinolar ve kara delikler var.
Bunların hepsini toplarsanız, evrenin toplam enerjisinin yalnızca üçte birini oluşturur ve yerçekiminden etkilendiğini bildiğimiz madde, evrendeki gerçek varoluşun küçük bir parçasıdır. Evrenin genişleme tarihi boyunca gökbilimciler bunu öğrendi. Yaklaşık 6 milyar yıl önce, uzak galaksiler bizden uzakta hızlanmaya başladı, bu da evrenin daha hızlı genişlediği anlamına geliyordu. Mevcut hareketlerine ilişkin gözlemlerimize ve ayrıca kozmik mikrodalga arka plan, büyük ölçekli yapı ve diğer işaretlere ilişkin gözlemlerimize dayanarak, evrenin% 68'inin karanlık enerjiden oluştuğunu belirledik.
Madde ve radyasyonun aksine, bu enerji yoğunluğu, evren genişledikçe azalmıyor gibi görünüyor. Evrenin hacmi arttıkça, madde gittikçe daha seyrek hale gelir ve radyasyon, daha uzun ve daha az enerji dalga boylarına kırmızıya kayar ve karanlık enerji, uzayın kendisinin içsel enerjisidir. Yeni alanlar yaratıldıkça, karanlık enerji yoğunluğu değişmeden kalır.
Teoride bu, evrenin kaderini tahmin etmemize izin verir. Karanlık enerji gerçekten evrenin genişlemesiyle değişmeyen sabit bir enerjiyse, o zaman evren sonsuza kadar genişleyecektir. Hubble genişleme oranı, yaklaşık 70 km / s / Mpc gibi sabit bir sonlu değere yakın olacaktır. Uzak galaksiler gittikçe uzaklaştıkça, 10 Mpc'den (Mpc bir milyon parsek, 1 Mpc, 3,26 milyon ışıkyılıdır) 100 Mpc'den 1 Gpc'ye (Gpc, bir milyar parsek), gerileme hızı 700 km'ye yükselecektir. / s, 7000 km / s, ardından 70.000 km / s.
Mevcut gözlemlerimize dayanarak, evren gelecekte bu sabit hızda genişlemeye devam edecek. Evrenin kaderi soğuk, boş ve yalnız olmalı, sadece şu anda yerçekimi ile bağlı olan gök cisimleri belli bir mesafeyi koruyacak ve ayrılmayacaktır.
Bu durumda, karanlık enerjinin gerçek bir kozmolojik sabit olduğu, yoğunluk ve yoğunlukta artış veya azalma olmadığı, işaretini değiştirmediği ve uzayda değişmediği varsayılır. Galaksilerin en geniş ölçekte nasıl toplandığını gözlemleyerek bunun doğru olduğunu kanıtlamak için makul kanıtlarımız var.
Ancak en iyi gözlemlerle bile, karanlık enerjinin kozmolojik sabit olduğundan emin olamayız. Zamanla değişebilir ve belirli bir miktardan fazla artmaz veya azalmaz. Karanlık enerjinin ne kadar değişebileceğini ölçmenin yolu w adında bir parametre kullanmaktır. W = -1 ise, bu kozmolojik bir sabittir. Gözlem açısından, w = -1.00 ± 0.08 kadar. Değerinin -1 olduğuna inanmak için her türlü nedenimiz var.
Karanlık enerji sabit değilse, nasıl değiştiğine dair iki ana olasılık vardır. Zamanla w pozitif bir sayıya doğru gelişirse, karanlık enerji gücünü kaybeder ve hatta işaretini tersine çevirebilir. Durum böyleyse, evren hızlanmayı durduracak ve genişleme oranı sıfıra düşecektir. Eğer işareti tersine çevrilirse, evren yeniden çökebilir ve kaderinde evrenin büyük bir daralmasına uğrayabilir.
Bunun olacağına dair net bir kanıt yoktur, ancak Geniş Açıklıklı Panoramik Araştırma Teleskopu (LSST), Geniş Alan Kızılötesi Araştırma Teleskobu (WFIRST) ve Öklid Dedektörü (EUCLID) gibi yeni nesil teleskoplar, doğru bir seviyede w ölçebilmelidir. Derecesi% 1 ila% 2'dir ve bu, mevcut seviyemizden çok daha yüksektir. Bu gözlemevlerinin tamamı 1920'lerde çalışmaya başlamalı ve Euclid sondasının ilk olarak devreye alınması planlanıyor ve 2021'de fırlatılacak.
Elbette w'nin zaman içinde giderek daha fazla negatif hale gelme, -1'in altında olma ve orada kalma olasılığı her zaman vardır. Durum buysa, harika bir şey olacak ve evren Büyük Kırılma denen bir kaderi yaşayacak.
Karanlık enerji gerçekten sabitse, o zaman güneş sistemi, Samanyolu ve hatta yerel gökada grubumuz (Samanyolu, Andromeda, Üçgen Gökadası, Macellan Bulutu ve onlarca küçük cüce gökadadan oluşan) trilyonlarca yıl içinde olacaktır. Uzak geleceği de yerçekimi eylemi altında birleşecek.
Ama karanlık enerjinin gücü artarsa, yani w ise < -1 ise, ivme oranı sadece uzak galaksileri bizden uzak tutmakla kalmaz, aynı zamanda bu büyük ölçekli yapıların zamanla yerçekimi tarafından serbest kalmasına da neden olur. Zaman geçtikçe, karanlık enerji daha da güçlenecek ve bugün evrenimizi oluşturan her şeyin kaderi üzerinde korkunç sonuçları olacak.
Karanlık enerjinin enerji yoğunluğu mevcut seviyenin on katına çıktığında, Samanyolu'nun Andromeda Galaksisi ile birleşmesini önlemek yeterli olacaktır. Bu "büyük gözyaşı" sahnesi, tıpkı evrendeki diğer tüm uzak galaksiler gibi, komşu galaksilerimizi bizden uzaklaştıracak. Ayrıca, Üçgen Gökadası ve diğer birçok cüce gökada da yok oluyor. Ama bu son değil, karanlık enerjinin gücü artmaya devam edecek.
Karanlık enerjinin enerji yoğunluğu şu anki değerinin 100 katına yükseltildi ve Samanyolu'nun çevresindeki yıldızlar galaksimizden uzaklaşmaya başlayacak. Uzay genişlemesinin ölçüsü, ister normal madde ister karanlık madde olsun, tüm yerel maddemizin çekiminin üstesinden gelebilecek.
Karanlık enerjinin yoğunluğu şu anki değerinin 200 veya 300 katına çıkarsa, güneşimiz Samanyolu'nun dış yıldızlarıyla birlikte Samanyolu'ndan ayrılacaktır. Güneş sistemimiz galaksiler arası uzayda yalnız seyahat edecek.
Ama bu, büyük yırtığın nihai sonucu olmayacak. Karanlık enerjinin enerji yoğunluğu yükselmeye devam ederse, sonunda sadece güneş sistemimizin varlığını değil, aynı zamanda evrendeki her yıldız sistemini de tehdit edecektir. Karanlık enerji yeterince güçlendiğinde, dünya da dahil olmak üzere güneş sistemindeki gök cisimleri, güneşin yerçekimi kısıtlamalarından kopacaktır.
Önce Oort Bulutu, sonra Ayrık Disk ve Kuiper Kuşağı'nı, ardından Neptün, Uranüs, Satürn ve Jüpiter'i terk edecek. Asteroit kuşağı yakından takip edecek ve onu Mars izleyecek. Karanlık enerji yoğunluğu mevcut değerin 100 milyar katına ulaştığında, dünya yörüngeden atılacak.
Sonunda, dünyada, geride kalan herkesin başına en büyük felaket gelecektir. Karanlık enerji yoğunluğu sonsuz miktarda artmaya devam ettikçe, insanlar yerçekimi ile dünyadan ayrılacak ve bireysel hücreler, moleküller, atomlar ve çekirdekler bölünecek. Muhtemelen, zamanın ve mekanın temel yapısı bile sonunda parçalanacaktır.
Neyse ki, mevcut karanlık enerji kısıtlaması nedeniyle, w = -1.00 ± 0.08, hala zamanımız var. Evren büyük bir yırtıkla bitecekse, bize 80 milyar yıl sonra, neredeyse evrenin yaşının altı katı kadar gelecek olan nihai kader olacaktır. Galaksiler arasındaki bağın özgürleşmesi, büyük yırtığın ilk adımıdır, ancak bu, en erken on milyarlarca yıla kadar gerçekleşmeyecek.
Bildiğimiz kadarıyla, karanlık enerjideki artışı destekleyecek güçlü veriler yok. Ancak kesin olan şu ki, kanıtlar ne gösterirse göstersin, 1920'lerde karanlık enerji parametrelerini eşi görülmemiş bir doğrulukla ölçeceğiz.Umarız ki dünya, güneş, Samanyolu ve yerel galaksi grubu bu kaderden sorunsuz bir şekilde çıkacaktır. . Büyük bir gözyaşı göz ardı edilmese de, en azından gelecekte uzun bir süre olmayacak.
