چقدر با فروپاشی کامل دنیا هستی فاصله داریم؟ - درگ فایل

به گزارش خبرنگاران، در این تحقیق تازه، سه دانشمند کوشش می نمایند تا ماهیت انرژی تاریک - نیرویی مرموز که به نظر می رسد باعث انبساط سریع تر کیهان می گردد - را بر اساس مشاهدات گذشته انبساط کیهانی، مدل سازی نمایند. در مدل این تیم، انرژی تاریک یک نیروی ثابت طبیعت نیست، بلکه موجودی به نام quintessence است که می تواند در طول زمان پوسیده گردد. محققان دریافتند که حتی با وجود اینکه انبساط کیهان برای میلیارد ها سال در حال افزایش است، نیروی دافع انرژی تاریک ممکن است در حال ضعیف شدن باشد؛ بنابراین بر اساس مدل این دانشمندان، شتاب کیهان می تواند به سرعت در 65 میلیون سال آینده خاتمه یابد - سپس، در عرض 100 میلیون سال، دنیا هستی به طور کلی از انبساط خودداری کند، و در عوض وارد دوره ای از انقباض آهسته گردد که میلیارد ها سال بعد از آن خاتمه می یابد.

پل استاینهارت، یکی از نویسندگان این مطالعه و مدیر مرکز علوم نظری دانشگاه پرینستون در نیوجرسی، گفت؛ تمام این فرآیند می تواند به طرز قابل توجهی به سرعت اتفاق بیفتد. وی در مصاحبه با Live Science اضافه کرد: 65 میلیون سال پیش بود که سیارک Chicxulub با زمین برخورد کرد و دایناسور ها را از بین برد؛ بنابراین در مقیاس کیهانی، 65 میلیون سال زمان بسیار کوتاه است. در سمت دیگر، اما گری هینشاو، استاد فیزیک و نجوم دانشگاه بریتیش کلمبیا که در این مطالعه شرکت نداشت، به لایو ساینس گفت: از آنجایی که این مدل تنها به مشاهدات گذشته انبساط وابسته است و به علت اینکه ماهیت فعلی انرژی تاریک در کیهان هنوز بسیار پیچیده است، سنجش دستاورد های این تحقیق در حال حاضر غیرممکن است.

معمای انرژی تاریک در دنیا هستی ما

از دهه 1990، دانشمندان دریافتند که انبساط کیهان در حال افزایش است و فضای بین کهکشان ها در حال حاضر سریعتر از میلیارد ها سال پیش توسعه می یابد. دانشمندان منبع اسرارآمیز این شتاب را انرژی تاریک نامیدند - موجودی نامرئی که به نظر می رسد برخلاف گرانش عمل می نماید و بزرگ ترین اجرام کیهان را به جای اینکه به هم نزدیک کند، از هم دورتر می نماید. اگرچه انرژی تاریک تقریباً 70 درصد از کل جرم-انرژی دنیا را تشکیل می دهد، اما خواص آن همچنان یک راز است.

یک نظریه رایج، که به وسیله آلبرت انیشتین ارائه شد، این است که انرژی تاریک یک ثابت کیهانی است - شکل تغییرناپذیری از انرژی که در تار و پود فضا-زمان تنیده شده است. اگر چنین است، و نیروی اعمال شده به وسیله انرژی تاریک هرگز نمی تواند تغییر کند، پس دنیا باید برای همواره به توسعه (و شتاب گرفتن) ادامه دهد. با این حال، یک نظریه رقیب نشان می دهد که انرژی تاریک نیازی به ثابت بودن ندارد 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 می نماید.

بر خلاف ثابت کیهان شناختی، کوئینتسانس، بسته به نسبت انرژی جنبشی و پتانسیل آن در یک زمان مشخص، می تواند دافعه یا مجذوب کنندهه داشته باشد. در طول 14 میلیارد سال گذشته، این عامل در حالت دافعه بود. با این حال، 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 کوئینتسانس به جزء غالب تبدیل شد و اثر دافعه گرانشی آن باعث افزایش سرعت انبساط دنیا شد. استاینهارت می گوید: سوالی که ما در این مقاله مطرح می کنیم این است که آیا این شتاب باید برای همواره ادامه داشته باشد؟ و اگر نه، چه جایگزین هایی وجود دارد، و چه زمانی ممکن است اوضاع تغییر کند؟

مرگ انرژی تاریک

استاینهارت و همکارانش، آنا ایجاس از دانشگاه نیویورک و کازمین آندری از دانشگاه پرینستون، در مطالعه خود پیش بینی کردند که چگونه ویژگی های کوئینتسانس می تواند در چند میلیارد سال آینده تغییر کند. برای انجام این کار، تیم یک مدل فیزیکی از کوئینتسانس ایجاد کرد، که قدرت دافعه و مجذوب کنندهه آن را در طول زمان نشان دهد تا با مشاهدات گذشته انبساط کیهان مطابقت داشته باشد. هنگامی که مدل تیم توانست به طور قابل اعتمادی تاریخ انبساط کیهان را بازتولید کند، آن ها پیش بینی های خود را به آینده توسعه دادند. هینشاو گفت: در کمال تعجب، انرژی تاریک در مدل آن ها می تواند با گذشت زمان از بین برود. قدرت آن می تواند ضعیف گردد؛ 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 گردد.

بر اساس مدل این تیم، نیروی دافع انرژی تاریک می تواند در بحبوحه کاهش سریعی باشد که به طور بالقوه میلیارد ها سال پیش آغاز شده است. در این سناریو، انبساط شتابان کیهان در حال حاضر کند شده است و به زودی، شاید ظرف حدود 65 میلیون سال، آن شتاب می تواند به طور کلی متوقف گردد. پس از آن، در عرض 100 میلیون سال آینده، انرژی تاریک می تواند مجذوب کننده گردد و باعث گردد که کل دنیا آغاز به انقباض کند. به عبارت دیگر، پس از نزدیک به 14 میلیارد سال رشد، فضا می تواند آغاز به کوچک شدن کند. استاینهارت در این خصوص گفت: این یک نوع انقباض بسیار خاص است که ما آن را انقباض آهسته می نامیم. طبق مدل این تیم، چند میلیارد سال انقباض آهسته طول می کشد تا کیهان به حدود نیمی از میزان امروز برسد.

خاتمه دنیا هستی؟

استاینهارت گفت که از این زمان، یکی از دو اتفاق ممکن است رخ دهد. یا کیهان منقبض می گردد تا زمانی که در یک انفجار بزرگ به درون خود فرو می ریزد و به فضا-زمان همانطور که ما می شناسیم خاتمه می دهد، یا، دنیا به میزان ای منقبض می گردد تا به حالتی مشابه شرایط اولیه خود بازگردد، و یک انفجار بزرگ دیگر - یا یک جهش بزرگ - رخ می دهد و یک دنیا تازه از خاکستر دنیا قدیمی ایجاد می نماید. در سناریوی دوم (که استاینهارت و همکار دیگرش در مقاله ای در سال 2019 در مجله Physics Letters B شرح دادند)، کیهان از یک الگوی چرخه ای از انبساط و انقباض، خرد شدن و جهش پیروی می نماید که دائماً فرو می ریزد و دوباره ساخته می گردد.

استاینهارت می گوید؛ اگر این ایده درست باشد، پس دنیا کنونی ما ممکن است اولین یا تنها دنیا نباشد، بلکه آخرین نمونه در یک جریان بی نهایت از تولد و مرگ دنیا ها باشد که قبل از دنیا ما منبسط و منقبض شده اند. همه این ها به ماهیت متغیر انرژی تاریک بستگی دارد. هینشاو نیز می افزاید: از آنجایی که تمام مشاهدات ما از انبساط کیهانی، از اجرامی می آید که میلیون ها تا میلیارد ها سال نوری از زمین فاصله دارند، داده های فعلی فقط می توانند دانشمندان را در خصوص گذشته کیهان مطلع نمایند، نه حال یا آینده آن. استاینهارت نیز اذعان داشت که متأسفانه هیچ راه خوبی برای آزمایش این سناریو یا اینکه آیا انبساط کیهانی آغاز به کند شدن نموده است وجود ندارد؛ بنابراین این ایده هنوز در حد تئوری باقی خواهد ماند.

منبع: livescience

ترجمه: مصطفی جرفی-خبرنگاران