Et af de vigtigste resultater af det 20 århundrede blev den præcise definition af, hvor stor, bred og massiv er vores univers. Med omkring to milliarder galakser, som er indesluttet i et område med en radius på 46 milliarder lysår, vores synlige univers giver os mulighed for at rekonstruere den fulde historie om vort kosmos, lige op til det Store Brag, og måske endda lidt tidligere. Men hvad med fremtiden? Hvad er universet? Vil du?
Nogen siger, at Universets udvidelse bremser. Nobelprisen blev uddelt for “opdagelse”, at udvidelsen af Universet øges. Men der er det rette? Universet kunne en dag sammenbruddet i det såkaldte Big crunch (omvendt Big Bang)?
Bedste fremtidige adfærd forudsiges baseret på adfærd i fortiden. Men lige som mennesker kan til tider overraske os, kan universet også.
Udvidelsen sats af Universet på et bestemt tidspunkt, afhænger af to faktorer: den fuldstændig tæthed af energi, der eksisterer i tid og rum, og det beløb, der er til stede af den krumning af rummet. Hvis vi forstår de love, tyngdekraft og hvordan forskellige typer af energi evolyutsioniruet over tid, kan vi rekonstruere alt, hvad der fandt sted på et tidspunkt i fortiden. Vi kan også se på forskellige eksterne objekter på forskellige afstande og mål, hvor strakte lys på grund af den ekspansion af rummet. Hver galakse, supernovaen, molekylær sky af gas, etc. — noget, der absorberer eller udsender lys, plads, vil fortælle historien om, hvordan en udvidelse af rummet strækkes siden fødslen af lys, indtil det øjeblik af vores observation.
Fra mange uafhængige observationer, som vi har været i stand til at udlede, hvad der er direkte universet består. Vi har lavet tre store uafhængige kæder af iagttagelser:
- I den kosmiske mikrobølge baggrund temperatur udsving er til stede, som indkode information om krumningen af Universet, normalt stof, mørkt stof, neutrinoer og det samlede indhold af tæthed.
- Korrelationer mellem galakser på de største skalaer, som blev kendt som baryon akustiske svingninger giver en meget streng måle den samlede sag tæthed, forholdet mellem det normale stof og mørkt stof og hvordan en ændring i sats af ekspansion over tid.
- Og de mest fjerntliggende, lysende standard lys i Universet, supernovaer af type Ia, der fortæller os om udvidelse sats og mørk energi, hvor de har ændret sig over tid.
Disse tråde af beviser, alle sammen, trække os et sammenhængende billede af Universet. De fortæller os, at der er i det moderne Univers, og give os en kosmologi, som:
- 4,9% af den energi i Universet, der er repræsenteret af den normale spørgsmål (protoner, neutroner og elektroner);
- 0,1% af den energi i Universet eksisterer i form af massive neutrinoer (som er den sags skyld den sidste tid og har handlet som stråling i de tidlige dage);
- 0,01% af den energi i Universet eksisterer i form af stråling (som fotoner);
- 27% af den energi, Universet eksisterer i form af mørkt stof;
- 68% af den energi, der er forbundet til selve rummet: mørk energi.
Alt dette giver os Universet er fladt (krumning 0%), Universet uden topologiske defekter (interesseret?, kosmiske strenge, domæne vægge eller kosmiske teksturer), Universet, med en kendt historie på ekspansion.
Ligninger af den Generelle relativitets teori er meget deterministisk i den forstand: hvis vi ved, hvad universet er lavet i dag, og tyngdekraften, vi ved, hvor vigtig hver komponent i en given periode i fortiden. Ved første domineret af stråling og neutrinoer. Milliarder af år, de mest vigtige komponenter blev mørkt stof og det normale stof. I løbet af de sidste få milliarder år — og det vil blive værre med tiden mørke energi blev den dominerende faktor i udvidelsen af Universet. Dette får Universet til at accelerere, og fra det punkt, at mange folk ikke længere forstår, hvad der sker.
Der er to ting, vi kan måle, når man taler om udvidelse af Universet: udvidelse rente og den rente, til hvilken de individuelle galakser, fra vores synspunkt, gå til perspektiv. De er relateret, men forbliver forskellige. Den sats af ekspansion, på den ene side taler om, hvordan strukturen af rum i sig selv strækker sig over tid. Det er altid defineret som hastighed per enhed for afstand, der normalt angives i kilometer per sekund (speed) per megaparsec (afstand), hvor en megaparsec er om 3.26 m lysår.
Hvis det ikke var for mørk energi, udvidelse sats ville falde over tid, der nærmer sig nul, da tætheden af stof og stråling ville falde til nul, efterhånden som volumen ekspansion. Men med mørk energi udvidelse prisen er afhængig af tætheden af mørk energi. Hvis mørk energi var den kosmologiske konstant, en udvidelse sats ville være fladet ud til et konstant værdi. Men nogle galakser fjerner sig fra os, fremskyndes.
Forestil dig sats af ekspansion af visse mængder: 50 km/s/MPC. Hvis galaxy er fra os på afstand af 20 GB, er det tilsyneladende fjerner sig fra os ved en hastighed på 1000 km/s. Men give hende tid, og i forlængelse af stof af plads, denne galakse i sidste ende vil være længere væk fra os. Med tiden vil det være dobbelt så langt: 40 MPK, og hastigheden er 2000 km/s. det Vil tage mere tid, og det vil være 10 gange mere: 200 MPK, og fjernelse sats på 10.000 km/s. Over tid vil det blive fjernet for en afstand af 6000 MPC fra os og vil blive bortskaffet på en hastighed på 300 000 km/s, hvilket er hurtigere end lysets hastighed. Jo mere tiden går, jo hurtigere galaxy er væk fra os. Det er derfor, at universet er “hurtigere” tempoet er faldende, men antallet af forskellene mellem de enkelte galakser fra os, er kun stigende.
Alt dette er i overensstemmelse med vores bedste målinger af mørk energi er en konstant energitæthed, der er forbundet med plads. Så hurtigt som rummet udvider sig, tætheden af mørk energi er konstant, og universet vil ende “the Big Freeze”, når alt, som ikke er knyttet sammen af tyngdekraften (som vores lokale gruppe, galaxy, Solar system) vil sprede sig og skilles. Hvis mørk energi er faktisk kosmologisk konstant, denne udvidelse vil fortsætte i det uendelige, indtil universet bliver koldt og tomt.
Men hvis mørk energi er dynamisk — det er teoretisk muligt, men stadig uden observationelle beviser, der kunne ende op på den Store klemme eller et Stort Hul. I en Stor Kompression af den mørke energi vil svække og efterhånden i processen med ekspansion af Universet, så hun begyndte at skrumpe ind. Det kan endda være en cyklisk univers, hvor “kompression” giver anledning til et nyt Big Bang. Hvis mørk energi skal styrkes, og vi venter på en anden skæbne, når de tilhørende strukturer vil blive revet gradvist stigende sats af ekspansion. Men i dag, tyder alt på, at vi venter på den Store Fryser, når universet vil udvide sig for evigt.
De vigtigste videnskabelige mål for fremtiden observatorier, som ESA ‘ s Euclid eller WFIRST NASA omfatter måling af, om mørk energi er den kosmologiske konstant. Og selv om den førende teori taler til fordel for en konstant mørke energi, er det vigtigt at forstå, at der kan være en mulighed, ikke er udelukket fra målinger og observationer. Groft sagt, universet stadig kunne bryde sammen, og det er ikke udelukket. Brug for mere data.
Kan universet en dag vil bryde sammen?
Ilya Hel