Cum se va încheia Universul? În prezent, cosmologii au două scenarii la fel de înfricoșătoare, cartografiate pentru soarta pe termen lung a Universului. Pe de altă parte, extinderea Universului ar putea continua la nesfârșit datorită accelerării energiei întunecate. Ne-am confrunta cu un viitor rece, singur, în timp ce alte galaxii se estompează în depărtare. Invitatul meu de astăzi este Eric Linder de la Laboratorul Național Lawrence Berkeley și ne propune experimente care ne-ar putea ajuta să aflăm care dintre aceste două destinații ne așteaptă.
Ascultați interviul: Soarta Universului (6,2 MB)
Sau abonați-vă la Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Puteți stabili cele două sorturi care ar putea aștepta Universul nostru?
Eric Linder: Ei bine, imaginea noastră despre care este soarta Universului s-a schimbat într-adevăr dramatic în ultimii 5-10 ani. Ne-am gândit că este destul de simplu, era doar o chestiune de cât de mult conținut era în Univers, cât de multă materie era. Dacă ar fi suficientă materie, atunci atracția gravitațională ar determina Universul să încetinească în expansiunea sa actuală și, practic, să se prăbușească și am avea ceea ce unii oameni numesc Big Crunch pentru a pune capăt Universului nostru. Și dacă nu ar fi suficientă materie, nu ar exista suficientă gravitație pentru a încetini expansiunea actuală și aceasta ar deveni tot mai difuză - un loc mai rece și mai singur în care să locuim. În 1998, aceste două grupuri de oameni de știință au descoperit un apariție bizară conform căreia expansiunea Universului nu încetinea nici dramatic, nici măcar treptat, sub gravitatea materiei din Univers, ci mai degrabă, se accelera. Se accelera. Așa cum ar fi dacă aruncați un baseball în aer, știți că, în cele din urmă, va încetini, va atinge un vârf și de obicei coboară pe Pământ. Dacă o arunci destul de tare, va pleca pe orbită. Dar aici Universul a aruncat un aer de baseball în aer, iar acum acel baseball se grăbește mai repede și mai repede. Deci, acest lucru a încurcat complet oamenii de știință și a fost complet contrar a ceea ce ne așteptam. Sub această nouă imagine, soarta Universului pare să fie aceea că se va extinde pur și simplu pentru totdeauna și pentru totdeauna, va deveni mai rece, mai difuz, atomii se vor răspândi din ce în ce mai mult, distanța dintre galaxii va crește. Și vom avea această soartă a Universului, care se numește uneori „Moartea Căldurii”, unde totul devine foarte rece și nemișcat și izolat unul de celălalt.
Dar depinde de ceea ce provoacă această accelerație. Acesta este marele mister. Este posibil ca fizica care ne oferă această accelerație să poată dispărea brusc, caz în care ne-am întoarce la imaginea anterioară în care Universul s-ar putea prăbuși. Sau ar putea face ceva complet bizar și nu știm. Așadar, aceasta este o mare întrebare pe care vrem să o aflăm. Care este soarta Universului, dar încercând să descopăr, care este fizica în această accelerație.
Fraser: De ce nu a răspuns până acum această întrebare? Nu am aruncat o privire suficient de bună la supernove?
Linder: Așa cum am spus, accelerarea acestei extinderi a fost descoperită abia în 1998. Și oamenii nu au stat pe mâinile lor, au încercat să răspundă la această întrebare cu pasiune. Obținând mai multe supernovee, putem folosi aceste stele care explodează, precum un foc de artificii în Univers. Dacă știm că artificiile merg întotdeauna cu aceeași energie, cu aceeași luminozitate, putem spune cât de departe sunt prin cât de luminoase ne apar astăzi. Și deci avem nevoie de mai multe dintre aceste supernove și avem nevoie de altele din ce în ce mai îndepărtate, astfel încât să putem cartografia istoria Universului; extinderea Universului pe o perioadă mai mare de timp. Și oamenii fac treptat asta. Există câteva proiecte foarte mari în derulare, cu telescoape pe teren care încearcă să obțină ceea ce erau doar zeci de supernove, acum încercăm să obținem sute de supernove. În cele din urmă, pentru a răspunde cu adevărat la aceste întrebări fundamentale, va trebui să avem nevoie de mii de supernove la distanțe mari. Pentru a obține asta, va trebui să avem observații din spațiu, așa că în prezent avem un singur telescop spațial - Telescopul spațial Hubble - potrivit pentru aceste tipuri de observații și face o treabă excelentă. Vedeți cele mai îndepărtate supernove pe care le-am descoperit încă; aproximativ 10 miliarde de ani în istoria spațiului, dar nu le poate vedea decât unul câte unul. Și deci ceea ce oamenii de știință și-au propus este să construim un nou observator spațial, un nou telescop în spațiu, numit SNAP (Supernova Acceleration Probe), iar acest lucru va putea obține mii de supernovee foarte eficient, foarte rapid, văzându-le extrem de leșine și extrem de adânc. Și acest lucru a surprins cu adevărat imaginația comunității științifice. Au existat o serie de recomandări de la Academia Națională de Științe, de la diverse organizații profesionale, pentru a observa un fel de observator spațial ca acesta: care este această fizică misterioasă care provoacă această accelerație complet neobișnuită care acționează opus gravitației? Așadar, există aproape o versiune respingătoare a gravitației, care va rescrie cu adevărat toate manualele de fizică. Așadar, mulți oameni consideră că trebuie să mergem mai departe cu aceste observații, cu observații mai precise și cu multe alte observații, cum ai vorbit despre tine. Trebuie doar să îmbunătățim datele pe care le avem deja, iar tehnologia este suficient de bună încât să putem ieși și să facem acest lucru. Ne cere doar să ne așezăm și să construim lucrul și să-l lansăm și să încercăm să aflăm aceste răspunsuri.
Fraser: Acum am auzit câteva sugestii pentru care ar putea fi această energie întunecată. Ce fel de lucruri ați căuta în observațiile dvs. care ar putea să se potrivească cu unele dintre aceste teorii care au fost prezentate?
Linder: Așadar, bunicul tuturor conceptelor de energie întunecată a fost înaintat de Albert Einstein până în 1917, ceea ce el a numit constantă cosmologică. Și nu a fost de acord cu observațiile de la acea vreme, așa că a intrat într-un timp la pensie. Și la fiecare câteva decenii, oamenii de știință au scos-o înapoi, să spună, poate poate asta ar putea explica și alte observații pe care le-am făcut. Și apoi revine la pensionare, deoarece nu se potrivește cu adevărat. Dar acum se pare că ar fi timpul lui, să readucem acest concept vechi de 90 de ani de la Einstein, pentru că poate oferi această accelerare a expansiunii Universului. Este o imagine foarte simplă pentru cum puteți obține această accelerație, dar nu rezolvă totul. Există câteva aspecte foarte nedumerite ale acesteia. Ce te-ai gândi dacă ai face niște calcule naive este că ar trebui să accelereze Universul, dar ar fi trebuit să înceapă să accelereze Universul până înapoi chiar din prima clipă a timpului și nu am avea Universul pe care îl vedem astăzi dacă s-ar întâmpla asta . De fapt, nu am fi fost capabili să obținem stele și galaxii și structura pe care o vedem în Univers. Deci, din anumite motive, trebuie să existe mult mai slab decât am considera noi ca valoare naturală. Deci este posibil să fie răspunsul, dar nu înțelegem de ce este atât de slab, în raport cu ceea ce credem că ar trebui să fie. Pentru a ocoli acest lucru, oamenii vin cu aceste alte idei, această idee de chintesență sau o a 5-a substanță către Univers în care acționează ca constanta cosmologică, dar variază în timp, deci poate începe foarte slab și acum azi poate domina extinderea Universului. Așadar, aceasta este o idee atractivă, dar nimeni nu are cu adevărat prima idee de bază despre cum să o facă să funcționeze exact. În prezent, este un concept, dar detaliile nu au fost elaborate cu privire la modul în care rezultă din fizică. Așadar, acesta este un alt lucru de care ne putem interesa foarte mult. O altă posibilitate este modul în care am analizat datele, spunând, bine, că gravitația este o forță atractivă, aceasta este dată de teoria Einstein a relativității generale. Poate că ceva se descompune acolo. Poate că ceea ce vedem este o defalcare în teoria gravitației, așa cum o înțelegem. Oamenii au venit cu idei care implică dimensiuni suplimentare, de exemplu. În loc de doar trei dimensiuni în spațiu, s-ar putea să existe câteva dimensiuni în plus în spațiu, iar gravitația să se treacă treptat în această dimensiune suplimentară în spațiu și să devină mai slabă și care să acționeze în opoziție cu gravitația și să ne ofere accelerație . Deci, avem toate aceste posibilități extrem de interesante pentru modul în care fizica s-ar putea schimba și nu știm care sunt acestea. Și, deci, avem nevoie de aceste observații foarte detaliate despre cartografierea expansiunii Universului, de exemplu prin supernove, aceste stele care explodează - și există și alte metode - pentru a încerca și decide cu adevărat, cum vom rescrie manualele de fizică ; în ce direcție trebuie să începem să ștergem lucrurile și să scriem lucruri noi. Așadar, este extraordinar de interesant pentru oamenii de știință care au puzzle-uri care se confruntă astfel.
Fraser: Când sunt planificate aceste misiuni pentru lansare? Când ar trebui să fie operaționale?
Linder: Așadar, NASA și Departamentul de Energie al SUA au convenit să colaboreze pentru a pune misiunea pe orbită. Numele general pentru aceasta se numește misiunea comună a energiei întunecate. În prezent, există studii în legătură cu modul în care s-ar proiecta un astfel de telescop spațial. Și sperăm că, dacă public suficient arată un interes puternic, iar societățile profesionale - precum Academiile Naționale de Științe, care au recomandat o astfel de misiune. Dacă continuă să sprijine acest lucru, atunci sperăm că putem merge înainte și să îl lansăm în aproximativ 6-7 ani. Așadar, este foarte posibil ca elevii de la școală să știe acum răspunsurile la lucrurile în 6-7 ani, în care în prezent niciun om de știință profesionist nu are niciun indiciu despre răspunsul. Așadar, este întotdeauna foarte interesant să putem spune elevilor și să putem spune publicului: veți ști lucrurile de la 6-7 ani de acum încolo nu știm care este răspunsul în acest moment. Vei fi mai inteligent în 6 sau 7 ani decât suntem acum. Așadar, este într-adevăr o încercare interesantă de a fi la mijlocul.
Fraser: Și dacă ai avea calea ta, ar fi o moarte fierbinte fierbinte sau moarte înghețată la rece?
Linder: Cred că principalul lucru care mi-ar plăcea este că este departe. Știm, așadar, că capetele Universului nu vor fi cel puțin 10 miliarde de ani - despre durata pe care am avut-o deja în Univers - așa că nu avem de ce să ne preocupăm peste noapte, dar eu nu stiu care ar fi cea mai buna solutie. Ați putea argumenta că ceva ca o răsturnare a teoriei gravitației lui Einstein și doar un cadru complet nou de fizică și un nou teritoriu de explorat. Acesta ar putea fi rezultatul cel mai interesant în care s-ar putea să apară tot felul de posibilități diferite. Dar, așa cum faci aluzie, soarta Universului care ne apucă cu adevărat imaginația, a tuturor, de la oamenii de știință până la copiii de școală.
