Πρόσφατες θεωρητικές μελέτες στην Κοσμολογία προτείνουν ένα εντυπωσιακό σενάριο για το μέλλον του Σύμπαντος: αντί για μια αιώνια επέκταση, ο χρόνος του Σύμπαντος μπορεί να είναι περιορισμένος, οδηγώντας τελικά σε μια αντίστροφη έκρηξη, γνωστή ως Big Crunch.
Οι επιστήμονες Hoang Nhan Luu από το Donostia International Physics Center στην Ισπανία, Yu-Cheng Qiu από το Shanghai Jiao Tong University στην Κίνα και ο Henry Tye από το Cornell University στις ΗΠΑ, βασισμένοι σε πρόσφατα δεδομένα για την Σκοτεινή Ενέργεια, εκτιμούν ότι το Σύμπαν έχει συνολική διάρκεια περίπου 33,3 δισεκατομμυρίων ετών. Δεδομένου ότι ζούμε 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang, απομένουν περίπου 20 δισεκατομμύρια χρόνια πριν το Σύμπαν φτάσει στο τέλος του.
Σύμφωνα με το νέο μοντέλο, η επέκταση του Σύμπαντος θα συνεχιστεί για περίπου 11 δισεκατομμύρια χρόνια, προτού φτάσει σε ένα μέγιστο μέγεθος και αντιστραφεί, καταρρέοντας τελικά στο υποθετικό Big Crunch. Οι ερευνητές σημειώνουν ότι αυτή η συμπεριφορά θα ήταν αποτέλεσμα μιας μικρής αρνητικής κοσμολογικής σταθεράς (λ), σε συνδυασμό με ένα εξαιρετικά ελαφρύ πεδίο αξιονίων, που λειτουργεί σήμερα ως Σκοτεινή Ενέργεια.
Η κοσμολογική σταθερά λ, που εισήγαγε ο Albert Einstein στη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας, περιγράφει την επίδραση της ενέργειας που προκαλεί την επέκταση του Σύμπαντος. Εάν η τιμή του είναι θετική, δρα ως δύναμη που ωθεί το Σύμπαν προς τα έξω, διευκολύνοντας την επέκταση. Εάν όμως είναι αρνητική, ασκεί συνεχώς ελκτική δύναμη, η οποία μπορεί τελικά να σταματήσει και να αντιστρέψει την επέκταση. Τα πρόσφατα δεδομένα υποδεικνύουν ότι η κοσμολογική σταθερά μπορεί να έχει αρνητική τιμή, πράγμα που θα οδηγούσε το Σύμπαν σε κατάρρευση.
Παρά την πιθανή αρνητική τιμή της λ, η επέκταση του Σύμπαντος συνεχίζεται σήμερα λόγω της επίδρασης του πεδίου αξιονίων. Τα αξιόνια είναι εξαιρετικά ελαφριά σωματίδια ή πεδία που απλώνονται σε όλο τον χώρο και λειτουργούν σαν μια ήπια δύναμη ώθησης, συμβάλλοντας στην επιτάχυνση της επέκτασης. Στην τρέχουσα φάση, η ώθηση των αξιονίων υπερνικά την έλξη του αρνητικού λ, με αποτέλεσμα το Σύμπαν να επιταχύνει την επέκτασή του.
Ωστόσο, σε περίπου 11 δισεκατομμύρια χρόνια, η ώθηση των αξιονίων θα μειωθεί, επιτρέποντας στην αρνητική λ να κυριαρχήσει και να σταματήσει την επέκταση. Το Σύμπαν θα φτάσει σε ένα μέγιστο μέγεθος περίπου 1,7 φορές το σημερινό και στη συνέχεια θα αρχίσει να συρρικνώνεται. Η διαδικασία αυτή θα οδηγήσει σε μια γρήγορη κατάρρευση μέσα σε περίπου 8 δισεκατομμύρια χρόνια. Η ταχύτητα της κατάρρευσης ενισχύεται από την κινητική ενέργεια των αξιονίων και τη μεγαλύτερη βαρύτητα που προκαλεί η αυξανόμενη πυκνότητα της ύλης.
Το Big Crunch αντιπροσωπεύει την αντίστροφη διαδικασία του Big Bang: όλη η ύλη του Σύμπαντος συσσωρεύεται σε μια υποθετική μοναδική και απείρως πυκνή κατάσταση. Προφανώς αυτή η πρόβλεψη δεν αποτελεί βεβαιότητα, αλλά ένα πιθανό σενάριο, υπό την προϋπόθεση ότι οι ενδείξεις για την εξελισσόμενη Σκοτεινή Ενέργεια επαληθευτούν. Απαιτούνται πολλά ακόμη δεδομένα για να επιβεβαιωθεί εάν η Σκοτεινή Ενέργεια μεταβάλλεται πραγματικά και ποια μορφή έχει, καθώς μπορεί να μην αφορά καθόλου τα αξιόνια.
Η μελέτη παρέχει, ωστόσο, μια πιθανή απάντηση σε ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα της κοσμολογίας: το ερώτημα για το τέλος του Σύμπαντος. Όπως σημειώνει ο Henry Tye, η γνώση για την αρχή και το τέλος είναι κρίσιμη όχι μόνο για την επιστήμη, αλλά και για την κατανόηση της έννοιας της ζωής στο ευρύτερο κοσμικό πλαίσιο. Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Journal of Cosmology and Astroparticle Physics και ανοίγει νέους δρόμους στη μελέτη της μοίρας του Σύμπαντος.
[via]
