Blick auf unser Universum heute sehr leicht kommen begeistert vom gesehenen. Die Sterne an unserem Nachthimmel — nur ein kleiner Teil, mehrere tausend von hundert Milliarden davon, dass es in unserer Milchstraße. Selbst die Milchstraße — nur mutterseelenallein Galaxie der Billionen Anwesenden, im beobachtbaren Universum, die sich in allen Richtungen um etwa 46 Milliarden Lichtjahre. Und all das begann vor 13,8 Milliarden Jahren aus einem heißen, dichten, schnellen, expandierenden Zustand, bekannt als Urknall.
Genau beginnend mit dem Urknall sind wir in der Lage zu beschreiben, wie unser Universum voller Materie und Strahlung und verbinden die bekannten Gesetze der Physik zu erklären, die moderne Form des Kosmos. Aber das Universum expandiert weiter. Es gibt neue Sterne, Kosmos entwickelt. Wie wird sein Ende? Fragen wir bei der Wissenschaft.
Was am Ende des Universums
Lange Zeit Wissenschaftler, untersucht die Struktur und Entwicklung des Universums, betrachtet drei Möglichkeiten, basierend auf der einfachen Physik der Allgemeinen Relativitätstheorie und Kontext der Expansion des Universums. Einerseits die Schwerkraft aktiv sammelt alles zusammen; es ist die Energie, die verwaltete Materie und Energie in allen Formen vorhanden im Universum. Andererseits gibt es eine erste rate der Expansion, die in Stücke zerteilt.
Der Urknall war der Schuss, nach denen begann грандиознейшая Rennen aller Zeiten: zwischen Gravitation und Expansion des Universums. Wer am Ende gewinnt? Die Antwort auf diese Frage bestimmt das Schicksal unserer Welt.
Wir dachten, dass das Universum solche Varianten:
- Das Universum схлопнется in diesem Prozess eine Große Kompression. Die Erweiterung beginnt schnell und große Mengen von Materie und Strahlung in Stücke brach. Wenn Materie und Energie wird mehr als genug, das Universum erweitert bis zu einer bestimmten maximalen Größe, die Erweiterung wird die Kompression und das Universum wieder схлопнется.
- Das Universum wird ewig expandieren und führt zu einer Großen Gefrieren. Alles beginnt so wie oben, aber dieses mal die Menge von Materie und Energie nicht ausreicht, um sich gegen den ausbau. Das Universum wird ewig expandieren, da die Geschwindigkeit der Expansion wird weiter fallen, aber nie null erreicht.
- Die Expansion des Universums asymptotisch gegen null. Stellen Sie sich das Edge-Situation zwischen den beiden obigen Beispielen. Ein Proton mehr — und wir схлопываемся; eine weniger — endlos expandieren. In diesem kritischen Fall das Universum expandiert ewig, aber mit der kleinsten möglichen Geschwindigkeit.
Um herauszufinden, welche Option die richtige ist, wir mussten einfach zu Messen, mit welcher Geschwindigkeit expandiert das Universum und wie die Expansionsrate änderte sich im Laufe der Zeit. Der Rest ist eine Frage der Physik.
Es war eine der größten Aufgaben der modernen Astrophysik. Messen Sie die Geschwindigkeit, mit der erweitert das Universum, und erfahren, wie sich das Gefüge von Raum heute. Messen Sie, wie sich die Expansionsrate im Laufe der Zeit, und erfahren, als Gefüge von Raum verändert in der Vergangenheit.
Kombinieren Sie diese zwei Stücke von Informationen und die Art, wie sich die expansionsgeschwindigkeit und wie es war, ermöglicht es Ihnen zu bestimmen, woraus das Universum besteht und in welchen Anteilen.
Soweit uns bekannt ist, basierend auf diesen Messungen wurde festgestellt, dass das Universum besteht für 0,01% der Strahlung aus, nur 0,1% Neutrinos, 4,9% — normaler Materie, 27% dunkle Materie und 68% dunkle Energie. Diese Quest, die für einige begann bereits in den 1920er Jahren erhielt eine unerwartete Antwort in den späten 1990er Jahren.
Also, wenn die dunkle Energie dominiert die Expansion des Universums was bedeutet das für unser Schicksal? Alles hängt davon ab, wie — oder ob — die dunkle Energie im Laufe der Zeit entwickeln wird. Hier sind fünf Optionen.
Die dunkle Energie ist die kosmologische Konstante, die vorherrschende in der Verlängerung. Dies ist die Standardoption, berücksichtigt unsere besten Daten. Während die Materie immer weniger dicht mit der Expansion des Universums, verdünnt mit der Erweiterung des Volumens, die dunkle Energie ist eine nicht-null-Menge der Energie, die das Gewebe des Raumes selbst. Mit der Expansion des Universums die Dichte der dunklen Energie konstant bleibt, was dazu führt, dass die Erweiterung speichert immer einen positiven Wert.
Dies führt zu einem exponentiell expandierenden Universum und schließlich растолкает alles, was nicht Teil unserer lokalen Gruppe. Bereits 97% des sichtbaren Universums ist nicht verfügbar in solchen Bedingungen.
Dunkle Energie ist dynamisch und wird mächtiger mit der Zeit. Die dunkle Energie offenbar ist eine neue Form von Energie, die inhärent ist, sich selbst Raum, woraus folgt, dass es eine Konstante Energiedichte. Aber es kann auch mit der Zeit ändern. Eine mögliche änderung besteht darin, dass Sie allmählich verstärkt, was zu einer Beschleunigung in der rate der Expansion des Universums.
Gelöschte Objekte werden nicht nur von uns gelöscht werden, aber tun Sie es schneller und schneller. Schlimmer noch, die Objekte, die jetzt gravitativ gebunden — wie Galaxienhaufen, einzelne Galaxien, Sonnensysteme und sogar Atome — einmal zu entfesseln durch die Stärkung der dunklen Energie. In den letzten Momenten der Existenz des Universums subatomaren Teilchen und das Gefüge der Raumzeit gerissen. Dieses Schicksal — eine Große Lücke — unsere zweite Option.
Die dunkle Energie dynamisch und schwindet mit der Zeit. Wie noch ändern kann dunkle Energie? Anstatt zu wachsen, es kann sich lösen. Natürlich ist die Geschwindigkeit der Expansion im Einklang mit einer Konstanten Menge an Energie, selbst im Besitz von dem Raum, aber diese Energiedichte kann auch sinken.
Wenn Sie wankt, wenn er auf null, alle kommen zu einem der oben beschriebenen Funktionen: Große Frostgefährdet. Das Universum wird sich ausdehnen, aber ohne ausreichende Mengen von Materie und anderen Energieformen, die Ihr helfen, wieder схлопнуться.
Wenn der Zerfall wird negativ, kann dies dazu führen, dass andere Funktionen: Große Kompression. Das Universum ist voll mit Energie, die in dem Raum, der plötzlich schwankt Zeichen und Raum führt zur Kompression. Diese Option ist ebenfalls möglich.
Die dunkle Energie wird in andere Form von Energie, омолаживающую Universum. Wenn die dunkle Energie nicht zerfällt, sondern konstant bleibt oder sogar verstärkt wird, tritt noch eine andere Möglichkeit. Diese Energie inhärent in das Gewebe des Raumes, kann nicht immer in dieser Form. Stattdessen kann Sie verwandeln sich in Materie und Strahlung, wie die, dass es, Wann endete die kosmische Inflation und Urknall begann.
Wenn die dunkle Energie bleibt konstant bis zu diesem Punkt, es wird eine sehr, sehr kalte und diffuse Version von dem heißen Urknall, in dem sich selbst können Sie nur Neutrinos und Photonen. Aber wenn die Kraft der dunklen Energie wird zunehmen, dies kann zu einem Zustand, ähnlich der Inflation, gefolgt von einer neuen, wirklich sizzling Hot Big Bang. Dies ist der einfachste Weg, um zu verjüngen das Universum mit den angegebenen Parametern.
Die dunkle Energie ist verbunden mit der null-Energie des Quanten-Vakuums und wird zerfallen, unser Universum zu zerstören. Es ist die Möglichkeit, das destruktivste von allen. Was, wenn die dunkle Energie ist nicht die wahre Größe des Leerraums in Konfigurationen mit der niedrigsten Energie, sondern eine Folge von Symmetrien in den frühen Stadien des Universums, wenn Sie sich in der Konfiguration mit einem falschen Minimum?
Wenn dies der Fall ist, muss es eine Möglichkeit schaffen Quanten-Tunnel in einen Zustand mit niedrigerer Energie, indem Sie die Gesetze der Physik und zerstören alle zugehörigen Status (also Teilchen) quantenfelder heute. Wenn das Quanten-Vakuum ist instabil in diesem Sinne, dann, wo dieser Zerfall ereignete sich noch, das Ergebnis wird die Zerstörung von allem im Universum durch die Blase, auf der Geschwindigkeit des sich ausbreitenden Lichtes. Wenn ein solches Signal erreicht uns, uns auch wird das Ende kommen.
Obwohl wir nicht wissen, welche dieser Möglichkeiten werden treu für unser Universum, die Daten einfach Stimmen, die vehement zugunsten der ersten Variante: die dunkle Energie wirklich ist konstant. Jetzt unsere Beobachtung der Entstehung des Universums — vor allem Dank der kosmischen микроволновому den back-End-Strahlung und der großräumigen Struktur des Universums — erlegt strenge Beschränkungen auf, wie viel Spielraum bleibt bei der dunklen Energie zu ändern.
Und solange wir keine neue Wahrheit über das Universum, wir bleiben dieser. Und wenn Sie nicht einverstanden sind, laden wir teilen in unserem Chat in Телеграме.