Vad som är vanligt i början och i slutet av vårt Universum?

Det finns något gemensamt i början av vårt Universum, period av kosmisk inflation, och orsaken till hennes slutgiltiga öde: den accelererande expansionen av den mörka energi som inte kan leda till tanken att de är relaterade. Och här är en fråga: om hypotesen eviga inflationen är korrekt, kan den mörka energin föregås av en återgång till det ursprungliga tillståndet?

Inte bara det, det är möjligt att det kanske inte ens kräver evig inflation. Låt oss börja med att prata om den scen som föregick födelsen av den berömda och älskade av Universum: den kosmiska inflationen.

När universum är full av materia och strålning — det kom med några konstiga egenskaper: det var rumsligt hemma, hade en temperatur överallt, hade inga kvarlevor av en extremt hög energi och hade en mycket uttalad uppsättning av regioner med högre och lägre densitet. Kanske universum har redan börjat med denna uppsättning villkor, men idén om den kosmiska inflationen är att universum började med en period av exponentiell expansion, där en enorm mängd energi som var inneboende till rymden, och sedan den aktuella perioden och gav upphov till Big Bang med alla dessa villkor. Det tog flera år att exakt räkna ut alla sekvenser, och ännu mer tid för att hitta variationer i den kosmiska bakgrundsstrålningen som bekräftade kosmiska inflationen teori nu strykjärn, med vilken vi börjar historien om Universum.

Eviga inflationen är en utlöpare av inflationen, baserat på fastigheten som vi sällan tänker. Vanligtvis, när du möter naturlig övergång — som kastruller med hett vatten, som går från flytande till gasform — det börjar på olika platser, successivt utvidgas och sammanfogas till ett. I fallet med kokande vatten, vi kallar det för infiltration, läckage, när små bubblor syns och smälter samman, vilket skapar stora blåsor på ytan. Men inflationen är problemet: i vissa regioner, inflation inte stannar vid en viss punkt, och fortsätter, vilket förhindrar infiltration i områden där inflationen har slutat. Detta innebär att vårt observerbara universum måste vara i samma bubbla där inflationen har upphört, och inte består av många bubblor som tränger ihop.

Illustration av evig inflation: om det är röda korset, inflationen slutar och ger upphov till Big Bang, och det var den blå kuber, inflationen fortsätter. Matematiskt, att låta inflationen för att skapa vårt Universum, inflationen ska fortsätta på obestämd tid i framtiden

I andra änden av skalan har vi det faktum att Universums expansion accelererar. Den bästa förklaringen till att, med alla tillgängliga precision, skulle vara att utrymmet har en liten energi-komponent så här: det vi kallar mörk energi. Denna komponent av energi finns överallt — i alla punkter i rymden och är mycket små: om du förvandla det till en massa enligt Einsteins formel E = mc2, det kommer att vara likvärdig med en proton per kubikmeter av Universum. Men utrymmet i rymden är inte bara stort, det är fortfarande expanderar. Så över tiden, denna mörka energi blir allt viktigare. Efter 8 miljarder år, från början av Universum det har lett till det faktum att expansionen accelererar, och senare blev den dominerande komponenten av energi i Universum.

Två av dessa period kan verka mycket olika: inflationen och snabbare expansion som har kommit med tiden. I själva verket, omfattningen av dessa energi-skalor skiljer sig 10120 gånger, och det är en hel del. Men de båda representerar den energi som inneboende i rymden i sig, både orsaka tyg av utrymme att expandera exponentiellt och under förutsättning att tillräckligt med tid — bråkdelar av en sekund för inflation och biljoner år av mörk energi — jag kommer ta allt som inte är ansluten till Universum i en enda struktur, och brast i bitar. Det är en hel klass av modeller, känd som quintessence, som försöker förena inflation och mörk energi.

Vad är sannolikheten att vårt universum kommer att “återanvända” dem själva, kommer att avsluta cykeln? Här är två bra alternativ.

1. Om den mörka energin är verkligen den kosmologiska konstanten, det kan vara rester relict energi av det ökade perioden som det började. Och om så, då finns det ingen anledning till varför med passage av tillräckligt med tid för att hon inte gå till mycket lägre energitillstånd. Kanske denna övergång kommer att leda till att många Malapascua partiklar — neutriner, för axions, eller mer exotiska partiklar som kommer samman i deras egna versioner av stjärnor, planeter eller ens människor. Om vi inte är tillgängliga, detta betyder inte att det är omöjligt, och detta är en av de möjliga öden av vårt Universum i en avlägsen framtid, även om det kommer att ta oerhört år.
2. Mörk energi kan inte vara en kosmologisk konstant, och kan öka i styrka över tid. Om så är fallet, det kommer att växa och växa tills de leder till att scenariot i “big break” när var och en i samband struktur i Universum kommer så småningom brast i bitar. Men manuset är skrivet av Eric Avisera möjligt att i sista stund innan utrymmet i sig kommer att spricka fan är den här inneboende energi i rymden, oskiljbara i inflatorisk scenarier, kommer att göras… i en varm Big Bang. Detta scenario “föryngring av Universum” kan inte bara vara möjligt i en avlägsen framtid, men också betydligt sostarivayut vårt Universum kanske är oändligt gammalt.

Hittills har vårt bästa som tyder på att mörk energi är den kosmologiska konstanten, och därmed eliminera det andra scenariot. Om det inte finns någon låg-energi staten för övergången, den första scenariot kan också uteslutas, men vi vet tillräckligt för att utesluta båda.

Svaren på dessa frågor bör hjälpa oss att hitta EUKLIDES uppdrag, NASA WFIRST och LSST (stora survey telescope).

Enligt material Ethan Siegel